Question

3．小强学完电学后惊奇地发现，如图1示的电路图更换不同的器材就可以进行不同的探究实验．

（1）在器材处若接上未知电阻可以测定位置定值电阻的阻值，若接上灯泡可测定小灯泡的额定电功率，则①前者的实验原理是I=$\frac{U}{R}$；后者的实验原理是P=UI．
②小强同学在器材处接上灯泡并连接好电路，闭合开关，电流表指针几乎不动，电压表指针有明显偏转，然后移动滑动变阻器的滑片，最终，他发现无论怎样移动滑片，两表针均几乎不动，原因是小灯泡处断路．
③在这个两个实验中，都要调整滑动变阻器的滑片，请你说出这一操作的主要目的有什么不同．前者是改变灯泡的电压和电流，实现多次测量；后者是改变灯泡的电压，使灯泡在额定电压下工作．
（2）将器材处接上电阻可探究“电流大小与哪些因素有关”
①闭合开关前，滑动变阻器R′的滑片P应位于B（选填“A”或“B”）端，可以起到保护电路作用．
②小强通过实验得到数据如表所示，其中第1次实验的电流表示数如图2示，为0.1A，所用电阻R的阻值是10．根据表的数据，可得出的结论是在电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比．
③小钱继续探究电流与电阻的关系，将电阻R先后更换为5Ω和15Ω的电阻进行实验，利用得到数据分析，却得不到“电流与电阻成反比”这一结论：请帮他分析原因没有移动滑动变阻器的滑片，使电阻两端的电压不变．

实验序号	1	2	3
电阻R/Ω	R
电压U/V	1.0	1.5	2.0
电路I/A		0.15	0.20

Answer 1

分析 （1）①据伏安法测电阻和测量功率的原理分析即可判断；
②此时电流表没有示数，即表明是断路，而电压表有明显的偏转，就说明此时电压表测量的是电源电压；
③测灯泡电阻时，移动滑动变阻器滑片，得到多组电压和电流值，找到电阻变化的规律．
测灯泡额定功率时，移动滑动变阻器滑片，改变灯泡两端的电压，使灯泡在额定电压下工作．
（2）①在连接电路时，开关应该断开，且闭合开关前，滑片应该处于最大阻值处；
②由图示电流表确定其量程与分度值，然后读出其示数；分析表中实验数据，根据实验控制的变量与实验数据，然后得出结论；
③探究电流与电阻的关系应控制电阻两端电压不变．

解答 解：（1）①据上面的电路可知，若在器材处若接上未知电阻可以测定位置定值电阻的阻值，其原理是：I=$\frac{U}{R}$；若接上灯泡可测定小灯泡的额定电功率，其原理是P=UI；
②此时电流表没有示数，即表明是断路，而电压表有明显的偏转，就说明此时电压表测量的是电源电压，即表明此时是由于小灯泡断路导致的；
③测灯泡电阻实验时，滑动滑片，改变灯泡电压和电流，得到不同电压下的灯泡电阻，发现电压不同，灯丝温度不同，灯泡电阻不同这一规律．
测灯泡额定功率实验时，移动滑动变阻器滑片，改变灯泡两端的电压，使灯泡在额定电压下工作．
（2）①在连接电路时，开关应该断开，且闭合开关前，滑片应该处于最大阻值处，故闭合开关前，滑动变阻器R′的滑片P应位于B端，可以起到保护电路作用；
②由图丙所示电流表可知，其量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.10A；
由欧姆定律I=$\frac{U}{R}$得，R=$\frac{U}{I}$=$\frac{1V}{0.1A}$=10Ω；
根据表一的数据可得出结论：在电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比；
③由表中实验数据可知，在电压一定时，电流与电阻的乘积是一个定值，即电流与电阻成反比，由此可得：保持电压不变时，导体中的电流跟导体的电阻成反比．更换电阻，电阻阻值变化，电阻两端电压变化，如果不调节滑动变阻器，不能控制电阻两端电压不变，因此不能得出电流与电阻成反比的结论；故操作错误为：没有移动滑动变阻器的滑片，使电阻两端的电压不变．
故答案为：（1）①I=$\frac{U}{R}$；P=UI；②小灯泡处断路；③前者是改变灯泡的电压和电流，实现多次测量；后者是改变灯泡的电压，使灯泡在额定电压下工作；
（2）①B；保护电路；②0.1；10；在电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比；③没有移动滑动变阻器的滑片，使电阻两端的电压不变．

点评 本题考查了连接实物电路图、实验注意事项、电路故障分析、电流表读数、实验数据分析等问题，探究电流与电阻或电流与电压的关系时要注意控制变量法的应用；对电表进行读数时要先确定其量程与分度值，然后再读数，读数时视线要与电表刻度线垂直．