Question

5．某同學(xué)想探究通過鉛筆芯的電流與其兩端電壓的關(guān)系．

【實(shí)驗(yàn)器材】選用的器材有：阻值約為4Ω的2B鉛筆芯一根，兩節(jié)干電池組成的電池組，0-0.6A的電流表，0-3V的電壓表，滑動(dòng)變阻器（10Ω 2A），開關(guān)，導(dǎo)線等．
【制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路
【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)】
（1）該同學(xué)根據(jù)電路圖連接電路，連接電路時(shí)開關(guān)應(yīng)斷開（選填“斷開”或“閉合”），閉合開關(guān)前應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片P移到b 端（選填“a”或“b“）．
（2）閉合開關(guān)后，兩電表的指針都發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，但無論怎樣移動(dòng)滑片，兩電表的示數(shù)均保持不變且都在量程范圍內(nèi)，則產(chǎn)生故障的原因是錯(cuò)將滑動(dòng)變阻器下方的兩個(gè)接線柱接入電路；
（3）排除故障后，該同學(xué)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，將獲得的幾組數(shù)據(jù)記錄在表中．當(dāng)采集第三組數(shù)據(jù)時(shí)，電流表指針的偏轉(zhuǎn)情況如圖乙所示，此時(shí)電流表的示數(shù)為0.30A．
（4）該同學(xué)采集多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的目的是避免偶然性，便于找出規(guī)律．

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	U/V	I/A
①	0.4	0.1
②	0.8	0.2
③	1.2
④	1.6	0.4
⑤	2.0	0.5

（5）請(qǐng)根據(jù)表格中的五組數(shù)據(jù)在圖丙給定的坐標(biāo)紙上畫出鉛筆芯的I-U圖線．
（6）由畫出的圖線可知，通過鉛筆芯的電流與其兩端的電壓關(guān)系為通過鉛筆芯的電流與其兩端的電壓成正比．

Answer 1

分析 解答此題需知道：
（1）在閉合開關(guān)之前，應(yīng)使電路中電流最小，即滑動(dòng)變阻器應(yīng)接入最大電阻，則根據(jù)上問中的接法可選擇移至哪一端；
（2）滑動(dòng)變阻器的連接方法：滑動(dòng)變阻器在電路中應(yīng)連接一“上”一“下”兩個(gè)接線柱，其在電路中的作用是通過改變電路中電阻的大小來改變電路中的電流；當(dāng)將滑動(dòng)變阻器的下下或上上兩個(gè)接線柱接入電路后，無論怎樣移動(dòng)變阻器的滑片都不能改變電路中的電阻、電流和電壓值；
（3）根據(jù)電流表量程和分度值讀出示數(shù)；
（4）實(shí)驗(yàn)過程中多次測(cè)量的目的有兩個(gè)：一是取平均值以減小誤差，二是避免因測(cè)量次數(shù)太少造成結(jié)論的片面性或偶然性總結(jié)規(guī)律．
（5）根據(jù)數(shù)據(jù)采用描點(diǎn)的方法電阻不變時(shí)，電流隨電壓變化的圖象；
（6）在分析實(shí)驗(yàn)結(jié)論時(shí)應(yīng)用控制變量法，當(dāng)一個(gè)量隨著另一個(gè)量的增大而增大，且其增大的倍數(shù)相等時(shí)，則成正比關(guān)系．

解答 解：（1）連接電路時(shí)，開關(guān)要斷開；為防止電路中電流過大，滑動(dòng)變阻器在電路接通時(shí)，應(yīng)接入最大電阻，故滑片應(yīng)滑到b端；
（2）滑動(dòng)變阻器在電路中應(yīng)連接一“上”一“下”兩個(gè)接線柱，兩電表的示數(shù)均保持不變且都在量程范圍內(nèi)，則產(chǎn)生故障的原因是錯(cuò)將滑動(dòng)變阻器下方的兩個(gè)接線柱接入電路，所以無論怎樣移動(dòng)變阻器的滑片，都不能改變電流表、電壓表的示數(shù)．
（3）根據(jù)第二組和第四組數(shù)據(jù)判斷，電流表選擇的是0.6A量程，每一小格是0.02A，故讀數(shù)為0.30A；
（4）為了更有說服力，避免偶然性，便于找出規(guī)律，該同學(xué)采集了多組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析；
（5）根據(jù)實(shí)驗(yàn)收集到的數(shù)據(jù)，在圖中坐標(biāo)系上，采用描點(diǎn)的方法畫出鉛筆芯的電阻不變時(shí)，電流隨電壓變化的圖象，為正比例圖象（如下圖）：

（6）根據(jù)的數(shù)據(jù)和圖象，可以得出的結(jié)論是：當(dāng)鉛筆芯電阻一定時(shí)，通過鉛筆芯的電流和兩端的電壓成正比．
故答案為：（1）斷開；b；（2）錯(cuò)將滑動(dòng)變阻器下方的兩個(gè)接線柱接入電路；（3）0.30；（4）避免偶然性，便于找出規(guī)律；（5）如圖；（6）通過鉛筆芯的電流與其兩端的電壓成正比．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)和電路故障的判斷、電壓表的讀數(shù)、實(shí)驗(yàn)中多次測(cè)量的目的等，關(guān)鍵是控制變量法的應(yīng)用，平時(shí)學(xué)習(xí)時(shí)一定注意該方法的掌握與應(yīng)用．