Question

小紅和小明在學(xué)習(xí)歐姆定律的過程中，分別進(jìn)行下列探究活動：
①小明選了以下器材：待測電阻R_x（5～10Ω）、電源（6V），電流表（0～0.6A）、電壓表（0～3V）、滑動變阻器（1A，20Ω）、開關(guān)一個(gè)、導(dǎo)線若干．小紅選了以下器材：待測電阻R_x（5～10Ω）、電源（6V），電流表（0～3A）、電壓表（0～15V）、滑動變阻器（1A，100Ω）、開關(guān)一個(gè)、導(dǎo)線若干．
算一算，要使測量更精確，還不會損壞電表，誰選擇的器材更恰當(dāng)：

 

．
②接著他們開始做測定某燈泡電阻的實(shí)驗(yàn)．請你以筆代線完成電路圖的連接．

③當(dāng)閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)電流表有示數(shù)，電壓表的示數(shù)為零．移動滑動變阻器的滑片時(shí)電流表讀數(shù)有變化，電壓表的示數(shù)始終為零．其可能的原因是：（

 

）
A、滑動變阻器接觸不良；   B、開關(guān)接觸不良
C、小燈泡兩端短路；       D、小燈泡的燈絲斷了
④、小明自帶某一段電爐絲的電阻，于是他用電爐絲換下電阻R_X．實(shí)驗(yàn)中，小明通過改變滑動變阻器的阻值，由電流表、電壓表讀出相應(yīng)的數(shù)值，見下表．

電流/A	0.4	0.8	1.2	1.6
電壓/V	4.5	9.0	13.5	18.0

（a）由表格內(nèi)容及作出的圖分析可得出結(jié)論

 

．
（b）測出電爐絲的電阻為

 

．

Answer 1

分析：（1）為了使測量結(jié)果更準(zhǔn)確，利用伏安法測電阻時(shí)測量的示數(shù)要超過電表量程的

2

3

，根據(jù)這個(gè)條件進(jìn)行判斷．
（2）根據(jù)給定的器材設(shè)計(jì)伏安法測電阻的電路圖．電壓表與燈泡并聯(lián)，電流表與燈泡串聯(lián)，滑動變阻器與燈泡串聯(lián)，對電路起保護(hù)作用．
開關(guān)控制電路，串聯(lián)在電路中．
（3）串聯(lián)在電路中的電流表有示數(shù)，電路是通路，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，燈泡短路，電壓表測導(dǎo)線電壓，示數(shù)為0．
（4）電阻一定時(shí)，電流跟電壓成正比．
利用其中的一組電壓和電流，根據(jù)R=

U

I

，計(jì)算電阻．

解答：解：①小紅選擇的器材，電源電壓為6V，電壓表選擇0～15V，被測電阻兩端的電壓最大為6V，小于0～15V量程的一半，會造成誤差太大，影響測量結(jié)果．器材中“100Ω”電阻太大，移動滑片，電阻值變化較大，不能得到變化小的電阻，給準(zhǔn)確測量帶來麻煩．
小明選擇器材，如圖，當(dāng)電壓表滿量程3V時(shí)，電路電流大約在0.6A（

3V

5Ω

）～0.3A（

3V

10Ω

）之間．
電流表的指針在0.3～0.6A之間偏轉(zhuǎn)，能準(zhǔn)確測量電流．
滑動變阻器需要的電阻為5Ω（

6V-3V

0.6A

）～10Ω（

6V-3V

0.3A

），
滑動變阻器“1A 20Ω”的電阻既能滿足要求，又不是很大．滑動變阻器電流大于電路電流．
所以小明選擇的器材比較合適．
②電壓表與燈泡并聯(lián)測量燈泡電壓，電流表與燈泡串聯(lián)測燈泡電流，滑動變阻器與燈泡串聯(lián)，移動滑片，能改變燈泡的電壓和電流，開關(guān)與燈泡串聯(lián)，控制燈泡．
首先畫出電路圖，如圖：

找到電源正極，按照電流方向，依次連接開關(guān)、電流表、燈泡、滑動變阻器到電源負(fù)極．電壓表并聯(lián)在燈泡兩端．
電源電壓與燈泡額定電壓未知，電壓表選擇大量程．
電流未知，電流表選擇大量程．
滑動變阻器選擇一上一下接線柱，如圖：

③A、滑動變阻器接觸不良，電路斷路，電流表無示數(shù)，電壓表無示數(shù)，與移動滑片時(shí)電流表讀數(shù)有變化矛盾．
B、開關(guān)接觸不良，電路斷路，電流表無示數(shù)，電壓表無示數(shù)，與移動滑片時(shí)電流表讀數(shù)有變化矛盾．
C、燈泡短路，電路中電阻減小，電流增大，電壓表測導(dǎo)線電壓，示數(shù)為0，與題意相符．
D、燈泡燈絲斷了，電路斷路，電流表無示數(shù)，電壓表串聯(lián)在電路中，電壓表測電源電壓，示數(shù)為電源電壓，與電壓表示數(shù)始終為零矛盾．
④三次實(shí)驗(yàn)中電壓和電流的比值，

U

I

=11.25，比值不變．
電爐絲電阻為R=

U

I

=

4.5V

0.4A

=11.25Ω．
故答案為：①小明；②如上圖；③C；④電壓跟電流的比值不變；11.25Ω．

點(diǎn)評：本題考查了實(shí)物圖的連接，電路故障問題，歐姆定律．根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求選擇合適器材，使測量更準(zhǔn)確，其中選擇合適器材是最難的知識點(diǎn)．