Question

19．探究鉛筆芯的電流與其兩端電壓的關系
【制定計劃與設計實驗】
某同學設計了如圖1所示的電路，選用的器材有：阻值約為4Ω的2B鉛筆芯一根，兩節(jié)干電池組成的電池組，0-0.6A的電流表，0-3V的電壓表，滑動變阻器（10Ω2A），開關，導線等，該同學根據(jù)電路圖連接電路，在閉合開關前應將滑動變阻器的滑片P移到b端．

實驗序號	①	②	③	④	⑤
U/V	0.40	0.80	1.20	1.60	2.00
I/A	0.10	0.18	0.3	0.38	0.48

【進行實驗與收集證據(jù)】
（1）閉合開關后，兩電表的指針都發(fā)生了偏轉，但無論怎樣移動滑片，兩電表的示數(shù)均保持不變且都在量程范圍內(nèi)，則產(chǎn)生故障的原因可能是將滑動變阻器下方的兩個接線柱接入了電路．
（2）排出故障后，該同學移動滑動變阻器的滑片，將獲得的幾組數(shù)據(jù)記錄在如表中，當采集第三組數(shù)據(jù)時，電流表指針的偏轉情況如圖2所示，此時電流表的示數(shù)為0.3A．
（3）該同學采集多組實驗數(shù)據(jù)的目的是避免偶然性，便于找出規(guī)律．
（4）請根據(jù)表格中的五組數(shù)據(jù)在給定的坐標紙上畫出鉛筆芯的I-U圖線．
【實驗結論】
由畫出的圖線可知，通過鉛筆芯的電流與其兩端電壓的關系成通過鉛筆芯的電流與其兩端的電壓成正比．

Answer 1

分析 在閉合開關之前，應保證電路安全，滑動變阻器的連入電路中的電阻應最大；
（1）將滑動變阻器的下面兩個接線柱接入電路后，無論怎樣移動變阻器到達滑片都不能改變電路中的電阻、電流和電壓值；
（2）根據(jù)電流表量程和分度值讀出示數(shù)；
（3）實驗過程中多次測量的目的有兩個：一是取平均值以減小誤差，二是避免因測量次數(shù)太少造成結論的片面性或偶然性總結規(guī)律；
（4）根據(jù)數(shù)據(jù)采用描點的方法電阻不變時，電流隨電壓變化的圖象；
根據(jù)畫出的圖象的特點得出結論；

解答 解：【制定計劃與設計實驗】
為防止電路中電流過大，滑動變阻器在電路接通時，應接入最大電阻，故滑片應滑到b端；
【進行實驗與收集證據(jù)】
（1）滑動變阻器在電路中應連接一“上”一“下”兩個接線柱，兩電表的示數(shù)均保持不變且都在量程范圍內(nèi)，則產(chǎn)生故障的原因是錯將滑動變阻器下方的兩個接線柱接入電路，所以無論怎樣移動變阻器的滑片，都不能改變電流表、電壓表的示數(shù)（若將上面的兩個接線柱連入電路，電流I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3V}{4Ω}$=0.75A＞0.6A，不符合條件）；
（2）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，電流表選擇的是0.6A量程，每一小格是0.02A，故讀數(shù)為0.30A；
（3）為了更有說服力，避免偶然性，便于找出規(guī)律，該同學采集了多組數(shù)據(jù)進行分析；
（4）根據(jù)實驗收集到的數(shù)據(jù)，在圖中坐標系采用描點的方法畫出鉛筆芯的電阻不變時，電流隨電壓變化的圖象，為正比例圖象（如下圖）；
【實驗結論】
根據(jù)的數(shù)據(jù)和圖象，可以得出的結論是：當鉛筆芯電阻一定時，通過鉛筆芯的電流和兩端的電壓成正比．
故答案為：
b；
（1）將滑動變阻器下方的兩個接線柱接入了電路；
（2）0.30；
（3）避免偶然性，便于找出規(guī)律；
（4）如上圖所示；
通過鉛筆芯的電流與其兩端的電壓成正比．

點評 本題探究鉛筆芯的電流與其兩端電壓的關系，考查了實驗的注意事項和電路故障的判斷、電流表的讀數(shù)、實驗中多次測量的目的等，關鍵是控制變量法的應用，并體現(xiàn)了數(shù)學圖象在物理中的具體運用．