Question

16．在“探究電流與電壓的關(guān)系”過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)室提供的器材有：電源電壓4.5V且不   變，小燈泡標(biāo)有“2.5V  0.3A”，定值電阻R 的阻值 10Ω，滑動(dòng)變阻器R₀上標(biāo)有“50Ω?1A”字樣，學(xué)生用雙量程電流表和電壓表，導(dǎo)線若干：

（1）某實(shí)驗(yàn)小組經(jīng)過(guò)相互討論，完成了該實(shí)驗(yàn)方案的三次設(shè)計(jì)．
由圖1到圖2，改進(jìn)的理由是小燈泡燈絲電阻受溫度影響較大；
由圖2到圖3，改進(jìn)的理由是可以多次測(cè)量求平均值．
（2）根據(jù)圖3實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，如果出現(xiàn)了電流表示數(shù)為0，電壓表示數(shù)接近4.5V，電路發(fā)生的故障可能是電阻斷路．
（3）排除故障后，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，測(cè)出通過(guò)電阻R的電流和對(duì)應(yīng)的電壓值，如表所示，分析數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)表格中電流值與電壓值不成正比，檢查兩電表均無(wú)故障，你認(rèn)為可能的原因是電流表使用前沒(méi)有校零；

U/V	0.5	1.0	1.5	2.0	2.5	3.0
I/A	0.09	0.14	0.19	0.24	0.29	0.34

（4）在圖3所示的電路中，閉合開(kāi)關(guān)S，移動(dòng)變阻器滑片P到某位置時(shí)，發(fā)現(xiàn)兩電表中某一個(gè)表的指針達(dá)到滿刻度，如圖4（a）或（b）所示．此時(shí)電流表的示數(shù)為0.3A，電壓表的示數(shù)為3V．

Answer 1

分析 （1）“探究電流與電壓”實(shí)驗(yàn)，采用的研究方法是控制變量法．需要控制的物理量是電阻，變化的物理量是電壓；
（2）電流表示數(shù)為0，說(shuō)明電路中有斷路，電壓表示數(shù)接近4.5V，說(shuō)明電壓表和電源連接的部分電路無(wú)斷路；
（3）根據(jù)歐姆定律進(jìn)行分析解答；
（4）檢查兩電表均無(wú)故障，說(shuō)明測(cè)量過(guò)程正確；分析數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)，表格中電流值都減掉0.05A時(shí)，電流值與電壓值成正比；

解答 解：（1）研究電流與電壓的關(guān)系，必須保持電阻值一定．小燈泡燈絲電阻受溫度影響較大，如果兩端電壓發(fā)生改變，不僅電流發(fā)生變化，燈絲阻值也會(huì)改變，要保持電阻不變，應(yīng)該使用定值電阻，所以電路圖應(yīng)由1改到2；為了防止偶然性的發(fā)生，一般要進(jìn)行多次測(cè)量，滑動(dòng)變阻器能改變電路中的電流和電壓，從而達(dá)到多次測(cè)量的目的，所以電路圖應(yīng)由2改到3；
（2）電流表的示數(shù)為零說(shuō)明電路中有斷路，再根據(jù)電壓表的示數(shù)判斷出電路故障．電壓表示數(shù)為3V等于電源電壓，說(shuō)明電壓表的兩個(gè)接線柱和電源連接的部分沒(méi)有斷路，所以故障是電阻斷路了；
（3）分析表格中數(shù)據(jù)可知：電流值都去掉0.04A時(shí)，電流值與電壓值成正比，所以可能的原因是電流表使用前沒(méi)有校零．
（4）若電流表滿刻度，則電路總電阻為${R}_{總}(cāng)=\frac{U}{I}=\frac{4.5V}{0.6A}=7.5Ω＜10Ω$，故電流表滿刻度不可能，應(yīng)是電壓表滿刻度，由于電源電壓為4.5V，故電壓表示數(shù)為3V；此時(shí)電流表的示數(shù)為I$I=\frac{U}{R}=\frac{3V}{10Ω}=0.3A$．
故答案為：（1））小燈泡燈絲電阻受溫度影響較大；可以多次測(cè)量求平均值；（2）電阻斷路；（3）電流表使用前沒(méi)有校零；（4）0.3A；3V．

點(diǎn)評(píng) 探究電流跟電阻關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，為了保持電阻兩端的電壓不變，根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律得出定值電阻R與滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻阻值關(guān)系．