Question

3．小亮同學(xué)在探究“通過導(dǎo)體的電流跟該導(dǎo)體電阻的關(guān)系”實驗中，利用如圖所示實驗器材和多個不同阻值的定值電阻進(jìn)行實驗探究．
（1）在圖1所示的實物電路中，電壓表連接有錯誤．
（2）請在圖2虛線框內(nèi)畫出小亮探究實驗的正確電路圖．

（3）小亮同學(xué)將電路連接的錯誤改正后開始實驗，在閉合開關(guān)S前，應(yīng)使滑動變阻器的滑片P置于A端．（選填“A”或“B”）
（4）小亮同學(xué)探究的問題中自變量是導(dǎo)體電阻R，控制不變量是電阻兩端的電壓U．
（5）在此實驗過程中，當(dāng)定值電阻R由5Ω更換為10Ω后，為了探究上述問題，小亮同學(xué)應(yīng)該采取的唯一操作是B．（填字母）
A．保持變阻器滑片不動                    B．將變阻器滑片適當(dāng)向A端移動
C．將變阻器滑片適當(dāng)向B端移動        D．適當(dāng)增加電池的個數(shù)
（6）在實驗過程中，當(dāng)滑動變阻器的滑片P移到某點時，發(fā)現(xiàn)兩電表的示數(shù)如圖3甲、乙所示，則此時小亮所使用的電阻為10Ω．
（7）另一個小組重新設(shè)置了小亮實驗中不變量的數(shù)值，又進(jìn)行了多組實驗，并根據(jù)自己的實驗數(shù)據(jù)繪制出通過導(dǎo)體的電流隨導(dǎo)體電阻變化規(guī)律的圖象，如圖4所示．請你根據(jù)圖象判斷，當(dāng)導(dǎo)體電阻為5Ω時，通過該導(dǎo)體的電流為1.2A．
（8）完成實驗后，小亮同學(xué)利用圖1所示的連接方式，進(jìn)行了如下實驗
①當(dāng)開關(guān)S閉合，滑動變阻器的滑片滑到某一位置時，記錄電流表示數(shù)為0.5A，電壓表示數(shù)為1V；
②當(dāng)滑動變阻器的滑片滑到另一位置時，記錄電流表示數(shù)為0.4A，電壓表示數(shù)為2V．根據(jù)以上數(shù)據(jù)小亮同學(xué)計算出此時電路中電阻R的阻值是10Ω．

Answer 1

分析 （1）（2）通過導(dǎo)體的電流跟該導(dǎo)體電阻的關(guān)系，電壓表應(yīng)測導(dǎo)體的電壓，與導(dǎo)體并聯(lián)；據(jù)此畫出小亮探究實驗的正確電路圖；
（3）為保護(hù)電路，在閉合開關(guān)S前，應(yīng)使滑動變阻器的滑片P置于阻值最大處；
（4）探究通過導(dǎo)體的電流跟該導(dǎo)體電阻的關(guān)系時，通過導(dǎo)體的電流隨電阻的變化而變化，據(jù)此回答；
探究通過導(dǎo)體的電流跟該導(dǎo)體電阻的關(guān)系，應(yīng)控制導(dǎo)體的電壓不變；
（5）當(dāng)定值電阻R由5Ω更換為10Ω后，先根據(jù)分壓原理確定電壓表示的變化，因探究通過導(dǎo)體的電流跟該導(dǎo)體電阻的關(guān)系，應(yīng)控制導(dǎo)體的電壓不變，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律確定變阻器的電壓變化，再由分壓原理確定滑片移動的方向；
（6）根據(jù)圖3甲、乙兩表選用的量程，確定分度值讀數(shù)，根據(jù)歐姆定律求電阻R；
（7）根據(jù)圖4圖象上的坐標(biāo)，找出通過導(dǎo)體的電流隨導(dǎo)體電阻變化規(guī)律，由歐姆定律求出小亮所使用的電阻；
（8）根據(jù)圖1電路，由串聯(lián)電路電壓、電流的規(guī)律和歐姆定律，根據(jù)電阻大小不變列方程求電阻大�。�

解答 解：（1）電壓表并聯(lián)在變阻器的兩端了，是錯誤的，應(yīng)并聯(lián)在定值電阻兩端，故電壓表連接有誤；
（2）將電壓表與電阻并聯(lián)，如下所示：

（3）在閉合開關(guān)S前，應(yīng)使滑動變阻器的滑片P置于阻值最大處，即A端；
（4）小亮同學(xué)在探究通過導(dǎo)體的電流跟該導(dǎo)體電阻的關(guān)系，通過導(dǎo)體的電流隨電阻的變化而變化，探究的問題中自變量是導(dǎo)體的電阻；
根據(jù)控制變量法，探究通過導(dǎo)體的電流跟該導(dǎo)體電阻的關(guān)系時，應(yīng)控制電阻兩端的電壓U保持不變；
（5）在此實驗過程中，當(dāng)定值電阻R由5Ω更換為10Ω后，根據(jù)分壓原理，電壓表示數(shù)變大，因探究通過導(dǎo)體的電流跟該導(dǎo)體電阻的關(guān)系時，應(yīng)控制電阻兩端的電壓U保持不變，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，應(yīng)增大變阻器分得的電壓，由分壓原理，變阻器連入電路中的電阻應(yīng)變大，滑片向A移動；選B；
（6）如圖3甲、乙兩表選用小量程，分度值分別為0.1V和0.02A，示數(shù)分別為2.8V和0.28A，
根據(jù)歐姆定律，電阻R=$\frac{U}{I}=\frac{2.8V}{0.28A}$=10Ω；
（7）由圖4曲線上的幾個點對應(yīng)的坐標(biāo)，當(dāng)電阻為10Ω、20Ω、30Ω時，
對應(yīng)的電流分別為0.6A、0.3A、0.2A，
根據(jù)歐姆定律，重新設(shè)置的電壓值U′=R′I′=10Ω×0.6A=×0.3A=…=30Ω×0.2A=6V，
當(dāng)導(dǎo)體電阻為5Ω時，通過該導(dǎo)體的電流為I″=$\frac{U′}{R″}=\frac{6V}{5Ω}$=1.2A；
（8）根據(jù)（1）中電路的邊連接，電壓表滑動變阻器的電壓，
設(shè)電源電壓為U_總，定值電阻的電壓U_定，
變阻器的電壓U_滑，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，
U_定=U_總-U_滑，根據(jù)定值電阻大小不變，
由歐姆定律列方程：$\frac{{U}_{總}{-U}_{滑1}}{{I}_{1}}$=$\frac{{U}_{總}{-U}_{滑2}}{{I}_{2}}$，即$\frac{{U}_{總}-1V}{0.5A}=\frac{{U}_{總}-2V}{0.4A}$，
解之：U_總=6V，代入原式，得電阻R_定=$\frac{6V-1V}{0.5A}$=10Ω．
故答案為：（1）電壓表；
（2）如上圖所示；
（3）A；
（4）導(dǎo)體電阻R；電阻兩端的電壓U；
（5）B；
（6）10Ω；
（7）1.2A；
（8）10Ω．

點評 本題探究通過導(dǎo)體的電流跟該導(dǎo)體電阻的關(guān)系，考查電路的連接、實驗注意事項、控制變量法的應(yīng)用、實驗操作步驟、根據(jù)圖象分析數(shù)據(jù)的能力及靈活運用串聯(lián)電路的規(guī)律和歐姆定律解決實際問題的能力，涉及的知識點多，綜合性強(qiáng)，有一定難度．