Question

13．為了迎接中考實驗加試，同學(xué)們到電學(xué)實驗室分成幾個小組做實驗：

（一）第一小組的丁丁和寧寧同學(xué)做“探究通過導(dǎo)體的電流與電阻的關(guān)系”的實驗中，采用了如圖1甲所示的電路圖．
（1）請按照電路圖，用筆畫線代替導(dǎo)線，幫他們將圖1乙中的實物圖連接完整．已知電源為兩節(jié)干電池串聯(lián)．
（2）實驗過程中，當寧寧把電阻R由5Ω換成10Ω時，他應(yīng)把滑動變阻器的滑片P由原來的位置向左調(diào)，目的是保持電壓表示數(shù)不變，然后再記錄電流表的示數(shù)．
（3）如表是他們測得的三組數(shù)據(jù)，據(jù)此數(shù)據(jù)可得到的結(jié)論是：在電壓不變時，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比．

電阻/Ω	5	10	20
電流/A	0.4	0.2	0.1

（4）本實驗中測量了多組數(shù)據(jù)，愛思考的丁丁想到：在許多實驗中都需要進行多次測量，有的是為了從不同情況中找到普遍規(guī)律，有的是為了求平均值以減小誤差．你認為下列實驗中多次測量的目的與本實驗相同的是C
A．測量物體的長度    B．用伏安法測量定值電阻的阻值   C．探究重力大小與質(zhì)量的關(guān)系
（5）丁丁想用一50Ω電阻再做一次，但換上電阻后發(fā)現(xiàn)無論怎樣調(diào)節(jié)滑片都不能使電壓表示數(shù)變?yōu)?V，你認為產(chǎn)生這個現(xiàn)象的原因可能是：變阻器的最大阻值小于25Ω．
（二）第二小組的媛媛和芳芳兩位同學(xué)做測量未知電阻的實驗
（1）媛媛采用了如圖2甲所示的電路測量未知電阻的阻值，某次測量中，電壓表、電流表示數(shù)如圖2乙，電壓表的讀數(shù)為1.8V，電流表的讀數(shù)為0.24A，則R_x=7.5Ω．
（2）芳芳采用了如圖2丙所示的電路測量電阻R_x的阻值，其中R₀阻值已知．實驗步驟如下：先閉合S₁、S₂，讀出此時電壓表讀數(shù)U₁；再閉合S₁，斷開S₂，讀出此時電壓表讀數(shù)U₂．則被測電阻R_x的阻值表達式為：R_x=$\frac{{U}_{1}{-U}_{2}}{{U}_{2}}$×R₀．（用R₀、U₁、U₂表示）．

Answer 1

分析 （一）（1）根據(jù)電源電壓確定電壓表量程與電阻并聯(lián)，根據(jù)電路圖連接實物圖；
（2）研究電流與電阻的關(guān)系時，要控制電壓表示數(shù)不變，當換上較大電阻時，先根據(jù)分壓原理確定電壓表示數(shù)的變化，再由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律確定變阻器滑片移動的方向；
（3）橫向分析比較表中數(shù)據(jù)得出結(jié)論；
（4）確定本實驗的確定多次測量的目的，逐一分析每個選項的目的，確定正確答案；
（5）換成50Ω電阻，比滑動變阻器的最大電阻大得多、分壓大得多，因此調(diào)節(jié)滑片無法使電壓表的示數(shù)為2V；
（二）（1）讀取電流表或電壓表示數(shù)時，首先要明確它們選擇的量程和對應(yīng)的分度值，讀數(shù)時視線與指針所在刻線相垂直；由歐姆定律求電阻大��；
（2）分析在開關(guān)轉(zhuǎn)換的過程中電路的連接及電壓表測量的量，根據(jù)歐姆定律求出通過定值電阻的電流，根據(jù)串聯(lián)電路的規(guī)律結(jié)合歐姆定律寫電阻R_x的表達式．

解答 解：（1）電源電源為3V，電壓表選用小量程與R并聯(lián)，電流表串聯(lián)在電路中，變阻器滑片右邊電阻絲連入電路中，注意電表正負接線柱的接法，如下所示：

（2）實驗過程中，當寧寧把電阻R由5Ω換成10Ω時，根據(jù)分壓原理，電壓表示數(shù)變大，根據(jù)研究電流與電阻的關(guān)系時，要控制電壓表示數(shù)不變，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，應(yīng)增大變阻器分得的電壓，故他應(yīng)把滑動變阻器的滑片P由原來的位置向左調(diào)，然后再記錄電流表的示數(shù)；
（3）由表中他們測得的三組數(shù)據(jù)：電阻變?yōu)樵瓉淼膸妆�，通過的電流變?yōu)樵瓉淼膸追种�一，即�?jù)此數(shù)據(jù)可得到的結(jié)論是：在電壓不變時，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比；
（4）本實驗中測量了多組數(shù)據(jù)，目的是為了避免實驗的偶然性，得出普遍性的結(jié)論，
A、B．這兩個實驗，多次測量是為了取平均值減小誤差；不符合題意；
C．探究重力大小與質(zhì)量的關(guān)系，多次測量是為了避免實驗的偶然性，得出普遍性的結(jié)論；符合題意；
故選C；
（5）根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，變阻器分得的電壓U_滑=3V-2V=1V，變阻器的電壓是電壓表示數(shù)的$\frac{1V}{2V}$倍，根據(jù)分壓原理，變阻器連入電路中的電阻R_滑=$\frac{1}{2}$×50Ω=25Ω，即變阻器的最大電阻至少為25Ω，丁丁想用一50Ω電阻再做一次，但換上電阻后發(fā)現(xiàn)無論怎樣調(diào)節(jié)滑片都不能使電壓表示數(shù)變?yōu)?V，產(chǎn)生這個現(xiàn)象的原因可能是變阻器的最大阻值小于25Ω；
（二）（1）電壓表選擇的是0～3V量程，對應(yīng)的分度值為0.1V，此時的示數(shù)為1.8V；
電流表選擇的是0～0.6A量程，對應(yīng)的分度值為0.02A，此時的電流為0.24A；
待測電阻大小R=$\frac{U}{I}=\frac{1.8V}{0.24A}$=7.5Ω；
（2）先閉合S₁、S₂，待測電阻短路，電路中只有R₀，電壓表測量電源電壓，即電源電壓為U₁；
再閉合S₁，斷開S₂，兩電阻串聯(lián)，讀出此時電壓表讀數(shù)U₂，電壓表測量R₀兩端的電壓；
此時通過定值電阻的電流，即電路中的電流I=$\frac{{U}_{2}}{{R}_{0}}$，
根據(jù)串聯(lián)電路的總電壓等于各電阻兩端的電壓之和得：
被測電阻R_x兩端的電壓U_x=U₁-U₂，
根據(jù)歐姆定律得：被測電阻R_x=$\frac{{U}_{X}}{I}=\frac{{U}_{1}{-U}_{2}}{\frac{{U}_{2}}{{R}_{0}}}$=$\frac{{U}_{1}{-U}_{2}}{{U}_{2}}$×R₀．
故答案為：（一）（1）如上所示；
（2）左；保持電壓表示數(shù)不變；
（3）在電壓不變時，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比；
（4）C；
（5）阻器的最大阻值小于25Ω；
（二）（1）1.8；0.24；7.5；
（2）$\frac{{U}_{1}{-U}_{2}}{{U}_{2}}$×R₀．

點評 本題探究通過導(dǎo)體的電流與電阻的關(guān)系，考查電路的連接、操作過程、分析數(shù)據(jù)歸納結(jié)論的能力及多次測量的目的和器材的選擇，同時也涉及到電阻的實驗，考查電表讀數(shù)、電阻計算及在沒有電流表情況下測電阻的方法，綜合性強．