Question

4．某同學(xué)想探究“通過鉛筆芯的電流與其兩端電壓”的關(guān)系，設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路，選用的器材有：阻值約為4Ω的2B鉛筆芯一支，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(dòng)變阻器（10Ω　2A），開關(guān)，導(dǎo)線等．
（1）該同學(xué)根據(jù)電路圖連接電路，在閉合開并前應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片P移到b（選填“a”或“b”）端．滑動(dòng)變阻器在實(shí)驗(yàn)中的作用是：①保護(hù)電路；②改變電路中的電流．
（2）閉合開關(guān)后，兩電表的指針都發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，但無論怎樣移動(dòng)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)生故障的原因是B．
A．滑動(dòng)變阻器最上端兩個(gè)接線柱接入電路    B．滑動(dòng)變阻器最下端兩個(gè)接線柱接入電路
（3）排除故障后，該同學(xué)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，將獲得的幾組數(shù)據(jù)記錄在表中，當(dāng)采集第三組數(shù)據(jù)時(shí)，電流表指針的偏轉(zhuǎn)情況如圖乙所示，此時(shí)電流表的示數(shù)為0.30A．
（4）由表中數(shù)據(jù)可知，通過鉛筆芯的電流與其兩端電壓成正比．

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	U/V	I/A
①	0.4	0.1
②	0.8	0.2
③	1.2	0.30
④	1.6	0.4
⑤	2.0	0.5

Answer 1

分析 （1）在閉合開關(guān)之前，應(yīng)使電路中電流最小，即滑動(dòng)變阻器應(yīng)接入最大電阻，則根據(jù)上問中的接法可選擇移至哪一端；滑動(dòng)變阻器能保護(hù)電路，在移動(dòng)滑片時(shí)，也能改變連入電路的電阻，從而改變電路中的電流；
（2）滑動(dòng)變阻器的連接方法：滑動(dòng)變阻器在電路中應(yīng)連接一“上”一“下”兩個(gè)接線柱，其在電路中的作用是通過改變電路中電阻的大小來改變電路中的電流；當(dāng)將滑動(dòng)變阻器的下下或上上兩個(gè)接線柱接入電路后，無論怎樣移動(dòng)變阻器到達(dá)滑片都不能改變電路中的電阻、電流和電壓值；
（3）根據(jù)電流表量程和分度值讀出示數(shù)；
（4）在分析實(shí)驗(yàn)結(jié)論時(shí)應(yīng)用控制變量法，當(dāng)一個(gè)量隨著另一個(gè)量的增大而增大，且其增大的倍數(shù)相等時(shí)，則成正比關(guān)系；

解答 解：（1）為防止電路中電流過大，滑動(dòng)變阻器在電路接通時(shí)，應(yīng)接入最大電阻，故滑片應(yīng)滑到b端；滑動(dòng)變阻器在實(shí)驗(yàn)中的作用是：①保護(hù)電路；②改變電路中的電流．
（2）滑動(dòng)變阻器在電路中應(yīng)連接一“上”一“下”兩個(gè)接線柱，若變阻器同時(shí)接上面兩個(gè)接線柱或短路，則電路中的電流為：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3V}{4Ω}$=0.75A，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(cuò)將滑動(dòng)變阻器下方的兩個(gè)接線柱接入電路，所以無論怎樣移動(dòng)變阻器．
（3）根據(jù)第二組和第四組數(shù)據(jù)判斷，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；
（4）根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，可以得出的結(jié)論是：當(dāng)鉛筆芯電阻一定時(shí)，通過鉛筆芯的電流和兩端的電壓成正比．
故答案為：（1）b；改變電路中的電流；（2）B； （3）0.30；（4）正．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)和電路故障的判斷、電壓表的讀數(shù)、對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析等，關(guān)鍵是控制變量法的應(yīng)用，平時(shí)學(xué)習(xí)時(shí)一定注意該方法的掌握與應(yīng)用．