Question

16．在探究“電流與電阻關(guān)系”的實驗中，滿足實驗要求的器材有：

A．電源（電壓為9V）；
B．電流表A（量程0～0.6A，0～3A）；
C．電壓表V（量程0～3V，0～15V）；
D．滑動變阻器R；
E．電阻箱R₀；
F．開關(guān)S一個，導(dǎo)線若干．則：
（1）在連接電路的過程中，開關(guān)S應(yīng)該是斷開的．
（2）請用鉛筆畫線代替導(dǎo)線在圖甲中將實驗器材連接起來，使之成為符合實驗要求的電路（電流表選用0～0.6A的量程，電壓表選用0～15V的量程；部分導(dǎo)線已連接好）．
（3）在實驗過程中，當(dāng)電阻箱R₀的阻值變小時，為了完成該實驗研究，應(yīng)該將滑動變阻器R的滑片P向B端滑動（選填“A”或“B”）．
（4）在實驗中，為了獲得多組不同的數(shù)據(jù)，改變電阻箱R₀的阻值，移動滑動變組器的滑片，測出相應(yīng)的電流值I，并記錄．在平面直角坐標(biāo)系中，若以電流I為縱坐標(biāo)，以$\frac{1}{R}$為橫坐標(biāo)，使圖象完全在經(jīng)過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線上（電壓、電流、電阻采用的單位分別為V、A、Ω）．
（5）在某次實驗中，當(dāng)電阻箱R₀的阻值為50Ω時，電流表對應(yīng)的示數(shù)如圖乙所示，其示數(shù)為0.12A；測出多組數(shù)據(jù)后，按（4）問的方法用描點(diǎn)法作圖，在連線時發(fā)現(xiàn)只有一個點(diǎn)（0.04，0.20）使圖象明顯不能成為一條直線，經(jīng)實驗小組同學(xué)回憶，是由于將電阻箱R₀的阻值由40Ω變換為該數(shù)據(jù)點(diǎn)對應(yīng)的阻值時，沒有調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片就讀取了電流值而造成的．

Answer 1

分析 （1）在連接電路的過程中，為保護(hù)電路，開關(guān)S應(yīng)該是斷開的；
（2）電流表選用0～0.6A的量程串聯(lián)在電路中，電壓表選用0～15V的量程與電阻箱并聯(lián)，變阻器按一上一下接入電路中；
（3）先根據(jù)分壓原理確定當(dāng)電阻箱R₀的阻值變小時電壓表示數(shù)的變化，根據(jù)研究電流與電阻有關(guān)系時，要控制電壓表示數(shù)不變，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律確定滑片移動的方向；
（4）在電壓不變時，電流與電阻成反比，即電流與電阻的倒數(shù)成正比，據(jù)此回答；
（5）根據(jù)圖乙電流表小量程讀數(shù)，根據(jù)歐姆定律求電壓表示數(shù)；
根據(jù)點(diǎn)（0.04，0.20）的坐標(biāo)，求出R₀的大小，根據(jù)歐姆定律和串聯(lián)電路電壓的規(guī)律求出變阻器連入電路中的電阻大��；
根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律和分壓原理求出變換錯誤數(shù)據(jù)點(diǎn)之前定值電阻的大�。�

解答 解：（1）在連接電路的過程中，開關(guān)S應(yīng)該是斷開的；
（2）電流表選用0～0.6A的量程串聯(lián)在電路中，電壓表選用0～15V的量程與電阻箱并聯(lián)，變阻器按一上一下接入電路中，如下所示：

（3）當(dāng)電阻箱R₀的阻值變小時，根據(jù)分壓原理，電壓表示數(shù)變小，探究“電流與電阻關(guān)系”的實驗中，要控制電壓表示數(shù)不變，為了完成該實驗研究，應(yīng)增大電壓表示數(shù)，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，應(yīng)減小變阻器的電壓，由分壓強(qiáng)原理，變阻器連入電路 中的電阻變小，該將滑動變阻器R的滑片P向B端滑動．
（4）在電壓不變時，電流與電阻成反比，即電流與電阻的倒數(shù)成正比；故在平面直角坐標(biāo)系中，若以電流I為縱坐標(biāo)，以$\frac{1}{R}$為橫坐標(biāo)，使圖象完全在經(jīng)過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線上．
（5）圖乙中電流表小量程分度值為0.02A，示數(shù)為0.12A，由歐姆定律：電壓表示數(shù)：
U_表=I₁R₁=0.12A×50Ω=6V不變，
坐標(biāo)點(diǎn)是（0.04，0.20），
$\frac{1}{{R}_{0}}$=0.04Ω^-1，R₀=25Ω，此時電路中的電流I=0.20A，
由歐姆定律I=$\frac{U}{R}$得，電阻箱R₀兩端的電壓U₀=IR₀=0.20A×25Ω=5V，
則滑動變阻器兩端的電壓U_滑=U-U₀=9V-5V=4V，
此時滑動變阻器接入電路中的阻值R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{4V}{0.20A}$=20Ω，
由圖象可知，變換錯誤數(shù)據(jù)點(diǎn)之前，此時滑動變阻器兩端的電壓U_滑′=U-U_V=9V-6V=3V，電壓表示數(shù)為變阻器電壓的$\frac{6V}{3V}$=2倍，根據(jù)分壓原理，定值電阻的阻值大小為變阻器連入電路中電阻的2倍，即為R₀=2×20Ω=40Ω
故是將R₀的阻值由40Ω變換為錯誤數(shù)據(jù)點(diǎn)對應(yīng)阻值時，未調(diào)節(jié)滑片P就讀取電流而造成的．
故答案為：（1）斷開的；（2）如上所示；（3）B；（4）$\frac{1}{R}$；（5）0.12；40．

點(diǎn)評 本題探究電流與電阻關(guān)系，考查實驗注意事項、電路的連接、操作過程、數(shù)據(jù)的處理和電流表讀數(shù)、串聯(lián)電路的規(guī)律和歐姆定律及控制變量的運(yùn)用，難度較大．