Question

某实验小组要研究接入电路的合金丝电压与长度的关系，实验室提供下列器材：待测合金丝（总长为1m，配导电夹），刻度尺，电流表，电压表，电源（电压未知），开关，导线若干．
要求：①能测多组数据，使实验结果尽可能准确；
②通电后，电流表示数始终不变；③刚闭合开关时，电压表示数为0．

（1）根据实验要求在图甲中连成实验电路（连接电压表的一根导线已接好）．
（2）根据所连电路，通电前，导线夹P应置于______（选填“左”或“右”）端，通电后，当导线夹P由图示位置向右移动时，电压表的示数______（选填“增大”、“减小”或“不变”）
（3）某同学根据实验中测得的多组电压、长度值，在如图乙种做出了合金丝的U--L图象．由图象可知U与L的关系为______；已知电流表的示数为0.5A，则合金丝的电阻为______Ω．

Answer 1

解：（1）电流表需串联，因为其示数始终为0.5A，所以选择小量程，并且整条合金丝都要接入电路中．电压表的另一端与导线夹的滑片P相连，才能方便改变合金丝长度，从而研究电压表示数的变化；电路连接如图所示：
（2）实验要求中明确提出，闭合开关时，电压表示数为0，也就是说，电压表此时不能测量任何一段合金丝两端的电压，这只有将滑片P置于最左端才行．导线夹向右移动的过程是一个电压表测量范围逐渐变大的过程，也是合金丝电阻不断变大的过程，根据欧姆定律，在电流一定时，导线的电阻越大，其两端的电压也越大；
（3）观察图象可知，U与L的关系呈一条向上的直线，所以可断定，二者之间成正比．读取图象，我们还可以选择一定长度时其两端的电压，利用欧姆定律求出其电阻，再根据合金丝的电阻与导线的长度成正比的特点，求取整条合金丝的电阻．比如我们可以从图中找出长度为0.5m时，其两端的电压为1.2V，利用欧姆定律，其电阻，1m长的合金丝的电阻正好是它的2倍，即4.8Ω．
故答案为：（1）见右图；
（2）左，增大；
（3）成正比，4.8Ω．
分析：（1）根据实验要求，能测多组数据，所以电压表的另一端应与能滑动的导电夹P连接．电流表示数不变，那么就要求把整条合金丝全部接入电路；
（2）电路要求中说，刚闭合开关时，电压表示数为0，所以我们只有把P移动到最左端，使电压表不测任何一段合金丝两端的电压才有可能示数为0；导线夹越向右移动，所测合金丝两端的电压会越大；
（3）因为图象的特点可以判断U与L的关系，利用欧姆定律可以求出电阻．
点评：连接电路前一定要看清实验是否有特殊要求，此题中，要求闭合开关时，电压表示数为0，便容易被我们误解．同时，欧姆定律的熟练运用，从图象中正确获取信息是我们解题成功的基础．