Question

15．某實驗小組探究金屬絲電阻大小與長度的關系，他們取一段粗細均勻的由同種材料制成的金屬絲，將金屬絲拉直后連接在A、B接線柱上，在金屬絲上安裝一個可滑動的金屬夾P．實驗室還提供了下列器材：電壓表、電流表、電池組（電壓3V）、滑動變阻器（20Ω 2A）、刻度尺、開關和導線若干．
（1）為了測量AP段的電阻R，他們連接了如圖甲所示的電路，請用筆畫線代替導線，把圖中還沒有連接的一根導線接上，使電路完整．

（2）閉合開關前，應將滑動變阻器的滑片移至變阻器的最右（ 選填“左”或“右”） 端．
（3）閉合開關，移動滑動變阻器的滑片，測得電壓表的讀數為2.0V，電流表指針偏轉如圖乙所示，此時金屬絲的電阻R=5Ω．
（4）實驗中移動金屬夾P，分別測得AP段的長度L 和對應的電阻值R，數據如下表：

L/cm	15	30	45	60	75
R/Ω	2.5	5	7.5	10	12.5

分析表中數據，可知R與L的關系是：當導體的材料和橫截面積一定時，導體的長度越長，電阻越大（選填“越大”或“越小”）．
（5）在實驗中，探究金屬絲電阻大小與長度的關系時，必須保持導體的材料和橫截面積一定，這種研究問題的科學方法叫控制變量法．

Answer 1

分析 （1）掌握電流表、電壓表、滑動變阻器的連接方式，注意電流表、電壓表量程的選擇及正負接線柱的接法，滑動變阻器要接一上一下；
（2）為防止電流過大，在閉合開關前，需將滑動變阻器的滑片移至最大阻值處；
（3）在進行電流表的讀數時，需先確定電流表的量程和分度值，根據公式R=$\frac{U}{I}$計算電阻值；
（4）分析電阻和長度的變化關系，得出結論；
（5）根據控制變量法進行分析．

解答 解：
（1）因為電池電壓為3V，所以電壓表的量程選擇0～3V的量程，將電壓表3V的接線柱與滑片P相連；將電流表與電阻串聯(lián)，將電流表的負接線柱與接線柱B連接，如下圖所示：

（2）由于滑動變阻器接的下面左邊的接線柱，所以閉合開關前，將滑動變阻器的滑片移至變阻器的最右端；
（3）由圖乙知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，所以示數為0.4A；
則R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2V}{0.4A}$=5Ω．
（4）由表格中數據知，電阻長度增大為原來的幾倍，電阻值便增大為原來的幾倍或電阻值與長度的比值是一個常數，所以其它條件不變，導體的電阻與長度成正比；導體的長度越長，電阻越大；
（5）探究金屬絲電阻大小與長度的關系時，必須保持導體的材料和橫截面積一定，用到了控制變量法．
故答案為：（1）如上圖；（2）右； （3）5； （4）越大；（5）控制變量法．

點評 此題是探究金屬絲電阻大小與長度的關系，考查了有關滑動變阻器、電流表的連接及讀數，同時考查了電阻的計算及根據實驗數據得出結論的能力，是一道綜合性很強的題目．