Question

11．探究“金属丝的电阻（大小）与长度的关系”
某实验小组他们取一段粗细均匀的金属丝拉直，连接在带刻度尺托板的A、B接线柱上，在金属丝上安装一个可滑动的金属夹P，实验室还提供了下列器材：电压表、电流表、电池组（电压4.5V）、滑动变阻器（20Ω 2A）、开关和导线若干．

（1）为了测量AP段的电阻R，他们连接了如图a所示的电路，请用笔画线代替导线，把图中还没有连接的一根导线接上，使电路完整．
（2）在闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移至变阻器的最右（选填“左”或“右”）端．
（3）电源的电压为4.5V，而测量金属丝两端电压的电压表却采用3V档是为了提高测量电压的精度；电路通过串联合适的滑动变阻器保证电压表的两端电压不会超过3V．
（4）某次实验中测得电压表、电流表指针偏转如图b所示，电压表的读数2.4 V；电流表的读数0.3 A，此时，金属丝的电阻R=8Ω．
（5）实验中移动金属夹P，分别测得AP段的长度和对应的电阻值R的数据如表：分析表中数据，可知R与L的关系是其它条件一定时，R随L的增大而增大．

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

（6）实验后，小黄同学认为：“如果电源电压改用3V，即没有超过电压表所选量程，因此在闭合开关前，就可以将变阻器的滑片置于任意位置．”你认为他的想法对否并说明理由：错误；电流表的测量值可能超过所选量程的最大值．

Answer 1

分析 （1）掌握电流表、电压表、滑动变阻器的连接方式，注意电流表、电压表量程的选择及正负接线柱的接法，滑动变阻器要接一上一下；
（2）为防止电流过大，在闭合开关前，需将滑动变阻器的滑片移至最大阻值处；
（3）被测电压不超过电压表小量程，为了测量准确，应选用小量程进行测量；
滑动变阻器有两个作用：保护电路和调节电压的作用；
（4）在进行电压表的读数时，需先确定电压表的量程和分度值，根据公式R=$\frac{U}{I}$计算电阻值；
（5）分析电阻和长度的变化关系，得出结论；
（6）电路中电阻过小时，会导致电流太大，根据电流表的正确使用方法分析解答．

解答 解：
（1）将电流表与电阻串联，将电流表的负接线柱与接线柱B连接，如图所示：

（2）由于滑动变阻器接的下面左边的接线柱，所以闭合开关前，将滑动变阻器的滑片移至变阻器的最右端；
（3）为了测量准确，应选用小量程进行测量；但是电源的电压为4.5V，为了保证被测量金属丝两端电压不超过3V，电路通过滑动变阻器的分压作用保证电压表的两端电压不会超过3V．
（4）由图乙知，电压表的量程为0～3V，分度值为0.1V，所以示数为2.4V；电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，所以示数为0.3A；
根据I=$\frac{U}{R}$得，R=$\frac{2.4V}{0.3A}$=8Ω；
（5）由表格中数据知，电阻长度增大为原来的几倍，电阻值便增大为原来的几倍或电阻值与长度的比值是一个常数，所以其它条件不变，导体的电阻与长度成正比；
（6）若电路中由于电路连接问题使电路中的电流过大，超过电流表的量程，会烧坏电流表，所以在闭合开关前，要把滑动变阻器的滑片移至最大阻值处．
故答案为：（1）见上图；（2）右；（3）测量电压的精度；串联合适的滑动变阻器；（4）2.4；0.3；8；（5）其它条件一定时，R随L的增大而增大；（6）错误；电流表的测量值可能超过所选量程的最大值．

点评 此题是探究金属丝电阻大小与长度的关系，考查了有关滑动变阻器、电流表的连接及读数，同时考查了电阻的计算及根据实验数据得出结论的能力，是一道综合性很强的题目．