Question

3．探究“電流與電阻關系”的實驗中，提供的器材有：電源（電壓大于6V）、電流表、電壓表、滑動變阻器R、電阻箱R₀、開關及導線若干．
（1）用筆畫線代替導線畫將圖1所示的電路連接完整．

（2）正確連接電路后閉合開關，移動變阻器滑片P時，兩電表示數(shù)突然都變?yōu)榱悖瑒t電路故障可能為B．
A．R短路      B．滑片P接觸不良       C．R₀短路       D．R₀斷路
（3）排除故障后，改變R₀的阻值，測出對應的電流I．當R₀的阻值變大時，為完成探究，應將滑片P向A（選填“A”或“B”）端移動．
（4）為了方便的分析數(shù)據，實驗中求出R₀的倒數(shù)$\frac{1}{R_0}$，并在坐標系中已經描繪出每次實驗I與$\frac{1}{R_0}$的坐標點（圖2），請分析數(shù)據，作出I與$\frac{1}{R_0}$的關系曲線．
（5）連線時發(fā)現(xiàn)有一個錯誤數(shù)據點，反思產生原因，小明回憶是某次將R₀的阻值由25（或12.5）Ω變換為錯誤數(shù)據點對應阻值時，未調節(jié)滑片P就讀取電流而造成的．

Answer 1

分析 （1）將開關與變阻器和電阻箱串聯(lián)在電路中，注意變阻器接線柱一上一下；
（2）常見電路故障有斷路與短路，分析清楚電路結構，根據電流表和電壓表的示數(shù)判斷電路中出現(xiàn)斷路或短路；
（3）研究電流與電阻關系時，應控制不同電阻兩端的電壓不變，根據分壓原理確定滑片移動的方向；
（4）根據歐姆定律U=IR，在電壓不變時，I與R成反比，即I與$\frac{1}{R}$成正比，據此作圖；
（5）研究電流與電阻的關系時，要控制電阻的電壓不變，據此，由圖2中數(shù)據分析錯誤原因，并求出與錯誤點相鄰的點對應的定值電阻的大��；

解答 解：（1）將開關與變阻器和電阻箱串聯(lián)在電路中，將變阻器接金屬桿的左接線柱連入電路中，如下圖所示1：

由圖可知，電阻與箱滑動變阻器串聯(lián)，電流表測電路中的電流，電壓表測電阻箱兩端的電壓；
A、如果滑動變阻器R短路，整個電路仍然是通路，電流表、電壓表示數(shù)都不為零，故A不符合題意；
B、如果滑片P接觸不良，整個電路斷路，電流表、電壓表示數(shù)都為零，故B符合題意；
C、如果R₀短路，電壓表示數(shù)為零，電流表示數(shù)不為零，故C不符合題意；
D、如果R₀短路 斷路，則導致電壓表串聯(lián)在電路中，因電壓表內阻很大，電流表示數(shù)為零；電壓表測量電源電壓，示數(shù)不為零，故D不符合題意．
故選B．
（3）當R₀的阻值變大時，根據分壓原理，電壓表示數(shù)變大，因要保持電壓表示數(shù)不變，所以應減小定值電阻的電壓而增大變阻器分得的電壓，所以應增大變阻器連入電路中的電阻大小，為完成探究，應將滑片P向A端移動；
（4）因U=IR，在電壓不變時，通過導體的電流I與導體的電阻R成反比，與導體電阻的倒數(shù)成正比，即與$\frac{1}{R_0}$成正比，根據在坐標系中已經描繪出每次實驗I與$\frac{1}{R_0}$的坐標點，描點連線即可，I與$\frac{1}{R_0}$的關系圖象為一過原點的直線，如圖2所示；
（5）由圖2可知，在直線上方的點為錯誤數(shù)據對應的點，與該點相鄰分別對應的電阻的倒數(shù)大小為0.04Ω^-1、0.08Ω^-1，則定值電阻的大小為25Ω、12.5Ω；直線上各點對應的電壓大小U=IR=
0.05A×$\frac{1}{0.01}$Ω=0.1A×$\frac{1}{0.02}$Ω=…=0.5A×$\frac{1}{0.1}$Ω=5V，而直線外的點對應的電壓大小U=0.3A×$\frac{1}{0.5}$Ω=6V．因研究電流與電阻的關系時，要控制電阻的電壓不變，所以造成錯誤數(shù)據的原因是更換電阻后，沒有調節(jié)滑動變阻器的滑片使電壓表示數(shù)保持5V不變，就讀取電流了．
故答案為：（1）如上圖1所示：
（2）B； 
（3）A；
（4）如上圖2所示
（5）25或12.5（其它電阻值也可）．

點評 本題探究電流與電阻的關系，考查電路的連接、故障的分析、操作過程、控制變量法及根據數(shù)據作圖和處理數(shù)據的能力，有一定難度．