三、实验、作图题(每图、每空2分,共14分)
19. 某同学想探究通过铅笔芯的电流与其两端电压的关系,设计了如图所示的电路。选用的器材有:阻值约为4 Ω的2B铅笔芯一根,两节干电池组成的电池组,0~0.6 A的电流表,0~3 V的电压表,滑动变阻器(10 Ω 2 A),开关,导线等。
(1) 该同学根据电路图连接电路,在闭合开关前将滑动变阻器的滑片P移到b端。
(2) 闭合开关后,两电表的指针都发生了偏转,但无论怎样移动滑片,两电表的示数均保持不变且都在量程范围内,则产生故障的原因是
误将滑动变阻器下端的两个接线柱同时接入电路
。
(3) 排除故障后,该同学移动滑动变阻器的滑片,将获得的几组数据记录在下表中。这样做的目的是
避免偶然性,便于找出规律
。


(4) 请根据表格中的五组数据在图乙的坐标纸上画出铅笔芯的I-U图像。
(5) 由画出的图像可知,通过铅笔芯的电流与其两端电压的关系为
通过铅笔芯的电流与其两端的电压成正比
。
解析:
【分析】
首先,对于第(2)问,滑动变阻器的正确接法是“一上一下”,若接了下面两个接线柱,滑动变阻器相当于接入最大阻值的定值电阻,移动滑片时电阻不变,电路电流和电压表示数均不会变化,符合题目现象,因此故障是滑动变阻器接线错误。第(3)问,探究电流与电压的关系时,多次测量是为了避免单次实验的偶然性,得出普遍规律,而非减小误差。第(5)问,根据实验数据绘制的I-U图像为过原点的直线,说明电流与电压成正比。
【解析】
(2) 滑动变阻器的正确使用规则为“一上一下”接线,若误将滑动变阻器下端的两个接线柱同时接入电路,滑动变阻器相当于接入一个阻值最大的定值电阻,移动滑片时接入电路的电阻不变,因此电路中的电流和铅笔芯两端的电压都不会改变,符合题目描述的现象,故故障原因是误将滑动变阻器下端的两个接线柱同时接入电路。
(3) 在探究通过导体的电流与其两端电压的关系时,多次测量的目的是避免实验的偶然性,便于找出普遍规律,而非减小误差,因此这样做的目的是避免偶然性,便于找出规律。
(5) 根据实验数据绘制的I-U图像为过原点的直线,说明当电阻一定时,通过导体的电流与其两端的电压成正比,因此结论是通过铅笔芯的电流与其两端的电压成正比。
【答案】
(2) 误将滑动变阻器下端的两个接线柱同时接入电路;(3) 避免偶然性,便于找出规律;(5) 通过铅笔芯的电流与其两端的电压成正比;(4) 图略
【知识点】
探究电流与电压的关系、滑动变阻器的使用
【点评】
本题是电学基础实验题,考查滑动变阻器的故障分析、探究性实验的多次测量目的以及I-U图像的规律,属于学生需掌握的基础实验内容,难度适中。
【难度系数】
0.7