Question

小明探究铅笔芯的电阻大小与长度的关系时，找来一支铅笔芯，测量其长度并用两枚金属回形针夹住其两端进行实验。

(1)图甲是测铅笔芯电阻的电路，请用笔画线代替导线将其连接完整。_____

①闭合开关，发现两电表均无示数，为排查故障他将电压表改接在变阻器两端，发现电压表有示数，则电路故障可能是____｡

②排除故障，移动滑片P，电流表示数为0.14A时，电压表示数如图乙，为____V，测出的电阻为____Ω｡

(2)移动回形针，改变并测量铅笔芯接入电路的长度，实验时发现电流表损坏，他又设计了图丙电路测量电阻。

①正确连好电路，闭合开关S，将开关S₁先拨至b，移动滑动变阻器滑片P，使电压表示数为U。

②再将S₁拨至a，调节电阻箱旋钮至图丁位置，观察到电压表示数略大于U，他把“×1”挡的旋钮又旋了一格，发现电压表示数略小于U，此时他_____（选填“应”或“不应”）再调节滑动变阻器，以使电压表的示数恰好为U。

③推断铅笔芯接入电路的阻值_____（填写范围）。

(3)小明由上述两次实验，得出铅笔芯电阻与长度的关系，请评价他在探究过程中的不足之处∶______｡

Answer

滑动变阻器断路 2.8V 20 不应 14Ω~15Ω 见解析

【解析】

(1)[1]电源为2节干电池，电压小于3V，所以电压表量程应选0~3V的量程，电压表与铅笔芯并联，铅笔芯串联接入电路。连接电路如图所示：

①[2]闭合开关，电流表无示数说明电路断路，电压表接在铅笔芯两端无示数，而接在滑动变阻器两端有示数，说明滑动变阻器断路。

②[3]电压表的量程为0~3V，分度值为0.1V，所以图乙中电压表的示数为2.8V。

[4]由欧姆定律可知电阻为

(2) ②[5]应用等效法测电阻时，滑动变阻器的电阻应该保持不变，使S1接b时铅笔芯两端电压与S1接a时电阻箱两端电压相等，即分压效果相等，电阻箱的电阻等于铅笔芯电阻。所以实验时不应该移动滑动变阻器。

[6]图丙中电阻箱的阻值为15Ω，观察到电压表示数略大于U，他把“×1”挡的旋钮又旋了一格，发现电压表示数略小于U，则由串联分压规律可知此时电阻箱阻值变小，即电阻箱的阻值调为14Ω，所以铅笔芯接入电路的阻值为14Ω~15Ω。

(3)[7]实验次数太少，具有偶然性。