Question

9．歐姆堅持不懈的探索精神，激發(fā)了同學們的學習熱情，忠民和勇勝為探究小明提出的問題，設計如圖所示電路，并準備了充足的實驗器材．

（1）連接電路時，開關要斷開；閉合開關后，無論怎樣調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，都發(fā)現(xiàn)電流表無示數(shù)，電壓表有示數(shù)．其原因可能是電阻R斷路（選填“斷路”或“短路”）
（2）忠民按設計好的電路進行實驗，收集數(shù)據(jù)如表一（R為定值電阻）：
請根據(jù)表中數(shù)據(jù)，寫出實驗結論在電阻一定時，電流與電壓成正比．
（3）勇勝在連接電路時，誤將電壓表與滑動變阻器并聯(lián)，在實驗中收集數(shù)據(jù)如表二（電源電壓已知且不變）：問題：①按勇勝的實驗也能得出正確結論，請寫出得出正確結論的辦法．
用電源電壓減去滑動變阻器兩端電壓，得出定值電阻兩端電壓．記錄每次的電流與定值電阻兩端的電壓，比較兩者的變化規(guī)律，得出結論．
②實驗中操作失誤，往往是新收獲的契機．請寫出本實驗操作過程中，滑動變阻器的電功率，隨著它連入電路中電阻值的變化是如何變化的？滑動變阻器連入電路中的電阻值減小時，其電功率先增大后減�。�
表一   

次 數(shù)	1	2	3
電流I/A	0.2	0.4	0.6
電壓U/V	1.0	2.0	3.0

表二

次 數(shù)	1	2	3	4	5
電流I/A	0.16	0.24	0.32	0.40	0.48
電壓U/V	2.2	1.8	1.4	1.0	0.6

（4）①他們進一步“探究通過導體的電流與導體電阻的關系”使用的器材有：兩節(jié)新干電池，三個定值電阻：R₁=5Ω、R₂=10Ω、R₃=20Ω，標有“15Ω 1A”的滑動變阻器、電流表、電壓表和開關各一只，導線若干．正確連接好電路后，小明首先將R₁接入電路，移動滑動變阻器滑片使R₁兩端的電壓為1.5V，讀出電流表的示數(shù)．小明將用R₂替換R₁接入電路，接下來他應該進行的操作是移動滑動變阻器滑片使R₂兩端的電壓為1.5V，讀出電流表的示數(shù)；
②小明用R₃替換R₂接入電路進行實驗，發(fā)現(xiàn)無論怎樣移動滑動變阻器，R₃兩端的電壓始終無法達到1.5V．經(jīng)查，電路連接無誤，各元件均完好．請找出一種可能的原因滑動變阻器最大阻值過�。ɑ蚩刂频亩ㄖ惦娮鑳啥说碾妷哼^小）．
③在不改變電路的前提下，針對②中的問題，怎樣改進該實驗，請寫出你的辦法適當提高定值電阻兩端的電壓．

Answer 1

分析 （1）為保護電路，連接電路時應斷開開關；根據(jù)電路故障現(xiàn)象分析電路故障原因．
（2）根據(jù)實驗數(shù)據(jù)總結結論，要明確實驗目的，控制的物理量，變化的物理量的變化規(guī)律研究探究對象的變化規(guī)律，由此得到實驗結論．
（3）①電壓表與滑動變阻器并聯(lián)，測量的是滑動變阻器兩端電壓，已知電源電壓且不變，用電源電壓減去電壓表示數(shù)，就是電阻兩端電壓；串聯(lián)電路電流處處相等，研究電源電壓與滑動變阻器兩端電壓之差的變化規(guī)律和相應的電流的變化規(guī)律，就能得出正確結論．
②滑動變阻器兩端電壓隨接入電路的電阻的減小而減小．分別計算第1、3、5次的電功率就能得出變化的規(guī)律．
（4）①實驗中要保證電阻兩端電壓不變，更換電阻后，要移動滑動變阻器滑片位置，使電壓表示數(shù)保持不變；
②電阻兩端電壓達不到1.5V，可從滑動變阻器阻值大小、電源電壓大小、電阻本身等方面分析原因；
③在不改變實驗器材的前提下，可適當提高電阻兩端的電壓，以便達到實驗目的

解答 解：（1）為保護電路，連接電路時，開關要斷開；
閉合開關后，無論怎樣調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，電流表無示數(shù)，說明電路存在斷路，
電壓表有示數(shù)，說明電壓表與電源兩極相連，電壓表并聯(lián)電路之外電路不存在斷路，與電壓表并聯(lián)的電阻R斷路．
（2）已知電阻阻值一定，從左到右，電壓成倍增大，電流也成倍增大，并且電流增大的倍數(shù)與電壓增大的倍數(shù)相同．所以實驗結論為：在電阻一定時，通過導體的電流與導體兩端電壓成正比．
（3）①用電源電壓減去滑動變阻器兩端電壓，得出定值電阻兩端電壓．記錄每次的電流與定值電阻兩端的電壓，比較兩者的變化規(guī)律，得出結論．
②在第一組滑動變阻器的功率為P₁=U₁I₁=2.2V×0.16A=0.352W；
在第三組滑動變阻器的功率為P₃=U₃I₃=1.4V×0.32A=0.448W；
在第五組滑動變阻器的功率為P₅=U₅I₅=0.6V×0.48A=0.288W．
所以實驗結論是：滑動變阻器連入電路中的電阻值減小時，其電功率先增大后減小．
（4）①用R₂替換R₁接入電路，接下來他應該進行的操作是：移動滑動變阻器滑片使R₂兩端的電壓為1.5V．
②用R₃替換R₂接入電路進行實驗，發(fā)現(xiàn)無論怎樣移動滑動變阻器，R₃兩端的電壓始終無法達到1.5V，可能是滑動變阻器最大阻值太小，滑動變阻器分壓太小，使電阻R₃兩端的電壓過大造成的；或是由于控制的定值電阻兩端的電壓太小造成的．
③不改變電路，只能適當提高電阻兩端的電壓
故答案為：（1）斷開；斷路；（2）在電阻一定時，電流與電壓成正比；（3）①用電源電壓減去滑動變阻器兩端電壓，得出定值電阻兩端電壓．記錄每次的電流與定值電阻兩端的電壓，比較兩者的變化規(guī)律，得出結論；②滑動變阻器連入電路中的電阻值減小時，其電功率先增大后減小；（4）①移動滑動變阻器滑片使R₂兩端的電壓為1.5V；②滑動變阻器最大阻值過�。ɑ蚩刂频亩ㄖ惦娮鑳啥说碾妷哼^�。�；③適當提高定值電阻兩端的電壓．

點評 本題考查了實驗注意事項、電路故障分析、實驗數(shù)據(jù)分析，實驗用到了控制變量法，應用控制變量法是正確解題的關鍵．