Question

5．小明做了以下電學實驗．
（1）他用“伏安法”測電阻，如圖1所示：
①請用筆畫線代替導線，將圖所示的實物電路連接完整．②在連接電路時，開關(guān)應(yīng)斷開，滑動變阻器滑片P應(yīng)位于B端（選填“A”或“B”）．
③閉合開關(guān)，滑動變阻器的滑片P移動到某一位置，電壓表的示數(shù)為1.5V，電流表的示數(shù)如圖2所示，其示數(shù)為0.3A，則R的阻值是5Ω．實驗中需要多次測量求平均值的目的是為了減小誤差．
（2）他想設(shè)計一個電路探究電流產(chǎn)生的熱量與電流和電阻的關(guān)系．提供的器材是：如圖3所示的三個插有溫度計的相同玻璃瓶（瓶內(nèi)裝有質(zhì)量、溫度相同的煤油，三根電阻絲的電阻大小關(guān)系為：R_甲=R_乙＞R_丙），還有一個滑動變阻器，一個單刀單擲開關(guān)，一個單刀雙擲開關(guān)（符號），電源以及若干導線．
①本實驗中通過觀察觀察溫度計的示數(shù)比較電流產(chǎn)生的熱量多少．
②請你選擇合適的器材，設(shè)計一個不能拆裝且合理的實驗電路，在圖4虛線框內(nèi)畫出實驗電路圖，并標出選擇的電阻．

Answer 1

分析 （1）①在連接電路時，電壓表要與被測電阻并聯(lián)，根據(jù)電源電壓確定電壓表量程；
②連接電路時，開關(guān)應(yīng)斷開，滑動變阻器的滑片置于最大阻值處；
③根據(jù)電流表的量程和分度值，看準指針位置讀數(shù)；再根據(jù)歐姆定律的變形公式計算電阻的大��；實驗中多次測量取平均值可減小誤差；
（2）①在探究電流產(chǎn)生的熱量與電流和電阻的關(guān)系的實驗中，通過觀察溫度計的示數(shù)比較電流產(chǎn)生熱量的多少；
②根據(jù)控制變量法，分別探究與電流和電阻的關(guān)系，并控制相應(yīng)的量不變，據(jù)此選擇合適的電阻設(shè)計出電路圖．

解答 解：（1）①電源電壓為3V，電壓表選用小量程，如下所示：

②連接電路時，開關(guān)應(yīng)斷開，滑動變阻器的滑片置于最大阻值處，本圖中應(yīng)將滑片置于B端；
③圖2中電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，則電流表的讀數(shù)為0.3A；
根據(jù)歐姆定律I=$\frac{U}{R}$得，
電阻的大小R=$\frac{U}{I}=\frac{1.5V}{0.3A}$=5Ω；實驗中需要多次測量求平均值的目的是為了減小誤差；
（2）①在探究電流產(chǎn)生的熱量與電流和電阻的關(guān)系的實驗中，通過觀察溫度計的示數(shù)比較電流產(chǎn)生熱量的多少；
②方法一：根據(jù)控制變量法，在探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系時，應(yīng)使電流的大小相同，使用兩只阻值不同的電阻，將它們串聯(lián)，為了探究與電流的關(guān)系，還要增加滑動變阻器，其電路圖如下圖4所示：

方法二：R_甲與R_丙串聯(lián)后，再與R乙并聯(lián)，直接比較R_甲與R_丙可探究產(chǎn)生熱量與電阻的關(guān)系，比較R_甲與R_乙可探究產(chǎn)生熱量與電流的關(guān)系，如圖5所示．

故答案為：（1）①見上圖；②斷開；B；③0.3；5；為了減小誤差；（2）①觀察溫度計示數(shù)；②見上圖4和圖5．

點評 本題考查了伏安法測電阻實驗中的一些操作要求和實驗細節(jié)，同時還考查了探究電流產(chǎn)生熱量與電流、電阻關(guān)系的實驗電路設(shè)計，這是本題的難點．