《2025年一本同步训练九年级物理全一册沪科版重庆专版》

3. 小薇和小亮两名同学在“探究电流与电压的关系”的实验中,电源使用两节新干电池,滑动变阻器$R'$的规格是“20Ω 2A”。

(1)图甲是小薇画出的电路图,小亮根据电路图连接实物,如图乙所示。请你在虚线框内把电路图补画完整(要求所补画的元件与实物电路对应)。
(2)闭合开关S前,小亮发现电流表的指针在零刻度线的左端,如图丙所示,其原因是________(填字母)。
A.电流表没调零
B.电流表的正、负接线柱接反了
(3)确认电路无误后,闭合开关S进行实验。第4次实验时电流表的示数为0.5A,电压表的示数如图丁所示,为________V;他们记录的数据见表格,老师指出其中一组数据有拼凑的嫌疑,你认为是第________(填实验次序)组,理由是________。
|实验次序|1|2|3|4|
|----|----|----|----|----|
|电压/V|0.5|1.2|1.8| |
|电流/A|0.10|0.24|0.36|0.5|
(4)另一组的小启也完成了实验,调节滑动变阻器,得到的实验数据见下表。
|实验次序|1|2|3|4|5|6|
|----|----|----|----|----|----|----|
|电压$U/V$|1.0|1.5|2.0|2.5|3.0|3.5|
|电流$I/A$|0.22|0.32|0.42|0.52|0.62|0.72|
一旁的小宇指出,小启所测的实验数据存在问题,造成这一现象的原因是________。
变式 小毛也在利用上题中相同的实验器材探究该实验,实验结束后,小毛整理器材时发现定值电阻很热。接着小毛分析自己测得的数据,发现并不能够较好地满足“成正比”的关系。数据差异可能是________造成的。由此反思实验过程:实验时每次读取数据后要及时地________(填具体操作),使得________,再开始下一组实验,减小此因素对测量结果的影响。

答案：
$(1)$ 补画电路图
解：根据实物图可知，滑动变阻器$R'$应串联在电路中，电路图如下：

$(2)$ 电流表指针问题
解：闭合开关$S$前，电流表的指针在零刻度线的左端，说明电流表没调零，故选$\text{A}$。
$(3)$ 电压表示数及数据拼凑判断
解：
电压表选用小量程，分度值为$0.1V$，示数为$2.5V$。
由表中数据，电阻大小$R = \frac{U}{I}=\frac{0.5V}{0.10A} = 5\Omega$，第$4$次实验电阻$R_{4}=\frac{2.5V}{0.5A}=5\Omega$；由表中第$1$组数据，当电压为$0.5V$时，变阻器分得的电压$U_{滑}=3V - 0.5V = 2.5V$，变阻器连入电路中的电阻$R_{滑}=\frac{2.5V}{0.1A}=25\Omega\gt20\Omega$，故第$1$组数据有拼凑的嫌疑。
$(4)$ 实验数据问题及变式
解：
由表中数据，电流表示数$I$与电压表示数$U$之比不是定值，且电流表示数$I$与电压表示数$U$之差为$0.78V$，是因为电压表测的是滑动变阻器两端的电压。
小毛实验中定值电阻很热，数据不能较好满足“成正比”关系，是因为定值电阻的阻值随温度的升高而增大。实验时每次读取数据后要及时地断开开关，使得定值电阻冷却，再开始下一组实验，减小温度对测量结果的影响。
综上，答案依次为：$(1)$ 如上述电路图；$(2)$ $\boldsymbol{\text{A}}$；$(3)$ $\boldsymbol{2.5}$；$\boldsymbol{1}$；当电压为$\boldsymbol{0.5V}$时，变阻器分得的电压为$\boldsymbol{2.5V}$，变阻器连入电路中的电阻为$\boldsymbol{25\Omega\gt20\Omega}$（滑动变阻器的最大阻值为$\boldsymbol{20\Omega}$，无法达到实验要求 ）；$(4)$ 电压表测的是滑动变阻器两端的电压；定值电阻的阻值随温度的升高而增大；断开开关；定值电阻冷却 。