Question

小明利用圖甲所示的電路做“探究通過導體的電流與導體電阻的關系”的實驗．他使用的器材有：兩節干電池，阻值為5Ω（R₁）、10Ω（R₂）、20Ω（R₃）的定值電阻、“15Ω 1A”的滑動變阻器、電流表、電壓表和開關各一只，導線若干．

（1）根據圖甲所示的電路，用筆畫線代替導線，將圖乙中的實物連成實驗電路．（連接過程中注意電表量程的選擇）
（2）連接電路的過程中，開關應處于______狀態，開關閉合前將滑片移至最______（左或右）端．
（3）正確連接好電路后，小明首先將R₁接入電路，移動滑動變阻器滑片使R₁兩端的電壓為1.5V，讀出電流表的示數．
①小明將用R₂替換R₁接入電路，接下來他應該進行的操作是______，讀出電流表的示數．
②小明用R₃替換R₂接入電路進行實驗，發現無論怎樣移動滑動變阻器，R₃兩端的電壓始終無法達到1.5V．經檢查，電路連接無誤，各元件均完好．請你幫他找出一種可能的原因______．③針對②中的問題，在只利用現有器材和保持R₃兩端的電壓為1.5V的前提下，怎樣改進該實驗，再測一組數據以完成該實驗．請寫出你的辦法______．
（4）在正確完成該實驗的基礎上分析實驗所得數據可以得到的結論是______
（5）用圖甲所示的電路還可以做的實驗有______．（舉一例）

Answer 1

解：
（1）已知電源電壓由2節干電池提供（U=3V），所以電壓表選擇0～3V量程；電路最大電流為I==0.6A，所以電流表選擇0～0.6A量程；滑動變阻器選擇左上角的接線柱與電阻串聯．電路連接如下：
（2）連接電路的過程中，開關應處于斷開狀態，開關閉合前將滑片移至最左端．
（3）①用R₂替換R₁接入電路，接下來他應該進行的操作是：移動滑動變阻器滑片使R₂兩端的電壓為1.5V．
②用R₃替換R₂接入電路進行實驗，發現無論怎樣移動滑動變阻器，R₃兩端的電壓始終無法達到1.5V，可能是滑動變阻器最大阻值太小，滑動變阻器分壓太小，使電阻R₃兩端的電壓過大造成的；或是由于控制的定值電阻兩端的電壓太小造成的；或是電源電壓太大．
③在不改變電路和器材的前提下，針對②中的問題，怎樣改進該實驗，請寫出你的辦法：適當提高定值電阻兩端的電壓，如：保持定值電阻兩端的電壓為2V不變．
（4）在正確完成該實驗的基礎上分析實驗所得數據可以得到的結論是：在電壓一定時，通過導體的電流與電阻成反比．
（5）已知題目中有電流表和電壓表，所以利用現有器材和電路，可以測量電阻的阻值（R=），測量電阻消耗的功率（P=UI）以及探究電流與電壓的關系．
故答案為：
（1）實物連接如下：
；
（2）斷開；左；
（3）①移動滑動變阻器滑片使R₂兩端的電壓為1.5V；
②滑動變阻器最大阻值過小；
③保持定值電阻兩端的電壓為2V不變；
（4）在電壓一定時，通過導體的電流與電阻成反比；
（5）探究電流與電壓的關系．
分析：（1）根據實驗電路圖連接實物圖，連接電路時要注意：滑動變阻器的接法，電表量程的選擇、正負接線柱不要接反．
（2）在連接電路過程中，為保護電路，開關要處于斷開狀態；閉合開關之前，滑動變阻器滑片要位于最大阻值處．
（3）①實驗中要保證電阻兩端電壓不變，更換電阻后，要移動滑動變阻器滑片位置，使電壓表示數保持不變；
②電阻兩端電壓達不到1.5V，可從滑動變阻器阻值大小、電源電壓大小、電阻本身等方面分析原因；
③在不改變實驗器材的前提下，可適當提高電阻兩端的電壓，以便達到實驗目的．
（4）在電壓一定時，通過導體的電流與其阻值成反比．
（5）從已有測量儀表和輔助器材考慮．
點評：1、本題考查了連接實物電路圖、滑動變阻器的連接、實驗操作與實驗現象分析等問題；
2、先分析清楚實驗的原理圖，再連接實物電路圖；
3、連接實物圖時應注意：①電壓表、電流表的正負極不要接反．②注意電壓表、電流表的量程不要接錯．③滑動變阻器的分壓與限流接法，滑片移動時阻值的變化應符合題意要求．④作圖要美觀，連線不要交叉．