Question

8．如圖所示是研究“導體電流與電阻關系”的電路圖，小明利用了阻值分別為5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、30Ω的定值電阻和變阻器進行了探究，變阻器規格是“10Ω 1A”，電源電壓4.5V并保持不變．
（1）小明先將5Ω的電阻連入電路，當連好最后一根線時，發現電流表、電壓表指針均偏轉，且電壓表指針偏轉超出量程的一半．小明在實驗過程中存在的問題有：
①連接線路時沒有斷開開關；②滑動變阻器的滑片沒有置于最大阻值處．
（2）糾正錯誤后，他閉合開關，移動滑動變阻器的滑片到A點（A點圖中未標出）時電壓表示數為3V，讀出電流表的示數，并記錄在表格中．接著斷開開關，將10Ω的電阻接入電路，并將滑動變阻器的滑片移至最大阻值位置；閉合開關，移動變阻器滑片，當電壓表示數為3V時，停止調節，讀出電流表示數，此時滑動變阻器的滑片應在A點的右側（選填“左”或“右”）．
（3）按照小明的實驗設計，為能讀出相應的電流值，所選的定值電阻最大值為20Ω．
（4）小明發現“探究電流跟電阻的關系”與“伏安法測定值電阻”兩個實驗有很多相似的地方，關于這兩個實驗的一些說法，正確的有（答案不唯一）C、D
A．兩個實驗都采用了控制變量法
B．兩個實驗運用的原理是相同的
C．前者多次測量的目的是分析多組數據，從而得出電流跟電阻的關系
D．后者多次測量的目的是取多組數據的平均值以減小誤差．

Answer 1

分析 （1）連接電路時開關應該是斷開的，滑動變阻器的滑片位于最大阻值處，否則會因為電路中電流過大出現損壞儀器的現象；
（2）要探究電流與電阻的關系，需要改變接入電路的定值電阻的阻值，同時保持兩端電壓一定；然后根據串聯電路分壓的特點確定滑片移動的方向；
（3）探究電流與電阻的關系，應控制電阻兩端電壓保持不變；如果定值電阻阻值太大，定值電阻分壓太大，把滑動變阻器阻值全部接入電路后，定值電阻兩端電壓仍會大于電阻兩端應保持的電壓，無法進行實驗；應用串聯電路特點與歐姆定律可以求出定值電阻的最大阻值．
（4）根據“探究電流與電阻關系”實驗和“伏安法測小燈泡電阻”實驗的實驗目的、原理、多次測量的目的進行分析解答．

解答 解：（1）連接電路時，開關應該是斷開的，連接完最后一根導線后發現電壓表指針偏轉超出量程的一半，造成上述現象的原因可能是：①連接電路時開關沒有斷開；②開關閉合前滑片未置于最大阻值處．
（2）定值電阻R的阻值由5Ω更換為10Ω時，根據串聯電路分壓的特點可知，定值電阻兩端電壓變大，因此需增大滑動變阻器兩端電壓，即增大滑動變阻器接入電路的阻值，故將滑片向右移動，直到電壓表的示數為2V，故此時滑動變阻器的滑片應在A點的右側；
（3）電阻兩端電壓為2V，滑動變阻器兩端電壓為3V-2V=1V，
當接入電路的阻值太大時，滑動變阻器分壓仍小于1V，無法繼續進行實驗；
當滑動變阻器阻值全部接入電路時，
電路電流I=$\frac{{U}_{滑}}{{R}_{滑最大}}$=$\frac{1V}{10Ω}$=0.1A，
此時接入電路的定值電阻阻值最大，
由I=$\frac{U}{R}$得，R=$\frac{{U}_{R}}{I}$=$\frac{2V}{0.1A}$=20Ω．
（4）A、“探究電流與電阻關系”的實驗目的是研究流過電阻的電流與電阻之間的關系，因此實驗時應控制電阻兩端電壓不變；“伏安法測小燈泡電阻”是為了測不同電壓下燈泡電阻的阻值，所以不需要控制變量．此選項不正確；
B、“探究電流與電壓關系”的實驗是為得出歐姆定律做準備的；“伏安法測小燈泡電阻”的原理是R=$\frac{U}{I}$，所以兩實驗的原理不同．此選項不正確；
C、“探究電流與電阻關系”實驗中，進行多次實驗，是為了探究在不同電阻下，電流與電阻的關系，使實驗得出的結論具有普遍性，得出普遍規律．此選項正確；
D、“伏安法測小燈泡電阻”實驗中，多次測量的目的是取多組數據的平均值以減小誤差，此選項正確．
故選CD．
故答案為：
（1）①連接線路時沒有斷開開關；    ②滑動變阻器的滑片沒有置于最大阻值處；（2）電壓表示數為3V；右；（3）20； （4）C、D．

點評 本題考查了滑動變阻器的使用、歐姆定律的應用、串聯電路的特點等知識掌握情況；要明確：探究電流與電阻的關系，應控制電阻兩端的電壓不變；應用串聯電路特點與歐姆定律可以求出定值電阻阻值．