Question

1．绮妍同学为了探究“电流与电压、电阻的关系”，设计了如图12-甲的实验电路，她在学校实验室找来了如下一些实验器材：电压恒为3V的电源，电流表、电压表各一只，一个开关，阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω、50Ω的定值电阻各一个，滑动变阻器上标有“20Ω  1A”字样，导线若干．

（1）请你用笔画线代替导线，将图乙中的实物连接完整．
（2）闭合开关前，应将滑动变阻器滑片滑到最右端（选填“左”或“右”）．
（3）闭合开关，绮妍同学发现电流表无示数，电压表指针有明显偏转，原因可能是R开路．
（4）故障排除后，绮妍同学先把10Ω的电阻接入电路，移动滑变阻器滑片，使电压表示数为2V，读出电流表示数后，断开开关，她拆下10Ω的电阻，改换成阻值为20Ω的电阻继续做实验，闭合开关，电压表示数如图12-丙所示，其示数是2.4V，要完成这次实验，接下来她应将变阻器滑片向右端（选填“左”或“右”）移动，使电压表的示数为2 V．
（5）绮妍同学还把5Ω的电阻接入电路中，来探究“电流与电压的关系”．她通过调节滑动变阻器的滑片P，测出通过定值电阻R的不同电流和对应的电压值，并记录在下表中．老师看了表中的实验数据后，却说其中有一次是错误的数据．请你帮她分析一下，出错的是第1次，原因是定值电阻两端电压最小为0.6V，电流为0.12A．

实验次数	1	2	3	4	5	6
电压U/V	0.5	1.0	1.5	2.0	2.5	3.0
电流I/A	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6

（6）实验结束后，绮妍同学向老师提出可以用小灯泡来代替定值电阻，进行“电流与电压关系”的实验探究，老师指出这个实验操作是不可行的，原因是由于灯丝的电阻受温度的影响．

Answer 1

分析 （1）分析图甲所示电路结构，明确各电路元件的连接方式，然后连接实物电路图；
（2）闭合开关前将滑动变阻器的滑片达到最大阻值处，是为了让电路中有较大的电阻，防止电路中电流过大而烧坏用电器；
（3）闭合开关时，由电流表示数判断是短路还是断路，再由电压表判断故障的具体位置；
（4）根据串分压的知识，定值电阻的阻值变大，两端电压变大，要保持其两端电压不变，应增大变阻器的阻值；
（5）根据串联分压的特点分析；
（6）知道灯丝的电阻受温度的影响，要探究电流与电压的关系，需保持电阻不变．

解答 解：（1）由图甲所示电路图可知，定值电阻R与滑动变阻器串联，变阻器采用“一上一下，各用一个”的接法，电压表与定值电阻并联，由于电源电压只有3V，故电压表采用0-3V量程，电流表串联在电路中，根据电路图连接实物电路图，如图所示．
（2）防止电路中电流过大而烧坏用电器，通常在闭合开关前将滑动变阻器的滑片达到最大阻值处，由图可知，应滑至右端；
（3）电流表指针无偏转，电路可能存在断路；电压表指针有明显的偏转，说明电压表与电源两极相连，电压表并联电路之外不存在断路，则电路故障是R开路；
（4）由图可知，电压表所选量程为0～3V，根据指针位置可知，其示数是2.4V，拆下阻值为10Ω的电阻改换成阻值为20Ω的电阻．闭合开关，电压表的示数会变大，应增大滑动变阻器的阻值，则应将变阻器滑片向右移动，使电压表的示数不变为2V；
（5）已知滑动变阻器（20Ω、1A）、定值电阻（5Ω）、干电池（1.5V）两节，即电源电压为3V，
由图可知，滑动变阻器与定值电阻串联，在第一次实验时，滑动变阻器调到阻值最大处，即20Ω，因为定值电阻为5Ω，其电阻之比为4：1，根据串联分压的特点可知，定值电阻两端电压为$\frac{1}{5}$×3V=0.6V，即出错的是第1次，原因是定值电阻两端电压最小为0.6V，电流为0.12A．
（6）由于灯丝的电阻受温度的影响，要探究电流与电压的关系，需保持电阻不变，所以不能用小灯泡做此实验．
故答案为：（1）如图； （2）右；（3）R开路；（4）2.4；右；2；（5）1； 定值电阻两端电压最小为0.6V，电流为0.12A；（6）由于灯丝的电阻受温度的影响．

点评 本题考查了连接实物电路图、实验数据处理、实验操作分析、实验操作改进等问题，实验操作分析及实验改进措施是本题的难点，要根据串联电路的分压原理认真分析，然后提出改进措施．