Question

18．在“探究一定電壓下，電流與電阻的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，老師提供的實(shí)驗(yàn)器材有：電源（電壓恒為4.5V），電流表、電壓表、開(kāi)關(guān)各一個(gè)，三個(gè)定值電阻（5Ω、10Ω、20Ω），兩只滑動(dòng)變阻器（規(guī)格分別“10Ω 2A”、“20Ω 1A”），導(dǎo)線若干．
（1）請(qǐng)根據(jù)圖甲電路圖用筆畫(huà)線將圖乙實(shí)物圖連接完整；

（2）按圖乙連接好電路，閉合開(kāi)關(guān)前，變阻器的滑片P應(yīng)調(diào)至最D（C/D）端；
（3）連好電路閉合開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)電壓表無(wú)示數(shù)，電流表有示數(shù)，則故障可能為R短路（R短路/R斷路）；
（4）排除故障后，小明在a、b間先接入5Ω的電阻，閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑片P，使表示數(shù)2.5V，并記下相應(yīng)的電流值；再改接10Ω的電阻，此時(shí)滑片P應(yīng)向D（C/D）端移動(dòng)，
（5）小明為完成實(shí)驗(yàn)，選用了四個(gè)定值電阻，他應(yīng)選擇的滑動(dòng)變阻器規(guī)格是“20Ω 1A”．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電路圖連接實(shí)物，注意導(dǎo)線不要交叉和電表量程選擇適當(dāng)；
（2）連接滑動(dòng)變阻器時(shí)，在閉合開(kāi)關(guān)前，使滑動(dòng)變阻器處于阻值最大處，根據(jù)連接確定滑片的移動(dòng)方向；
（3）連好電路閉合開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)電壓表無(wú)示數(shù)，電流表有示數(shù)，則故障可能是電阻發(fā)生短路或電壓表斷路；
（4）根據(jù)串分壓的知識(shí)，先判斷出改接后電壓表的示數(shù)變化，然后判斷滑片的移動(dòng)方向；
（5）探究電流與電阻的關(guān)系，應(yīng)控制電阻兩端電壓保持不變，更換電阻后要移到滑片，使電壓表示數(shù)保持不變；
由歐姆定律求出最大阻值的滑動(dòng)變阻器接入電路時(shí)的電路電流，然后由串聯(lián)電路特點(diǎn)及歐姆定律求出此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，然后選擇滑動(dòng)變阻器．

解答 解：（1）由圖知，電壓表選擇的量程為0～3V，則定值電阻兩端的最大電壓為3V，所以電阻中的最大電流為：I=$\frac{U}{{R}_{小}}$=$\frac{3V}{5Ω}$=0.6A，故電流表可選擇0～0.6A的量程，根據(jù)電路圖，連接實(shí)物電路，如圖所示：

（2）連接滑動(dòng)變阻器時(shí)，在閉合開(kāi)關(guān)前，使滑動(dòng)變阻器處于阻值最大處，根據(jù)乙圖可知滑片應(yīng)該移動(dòng)到右端，即D端；
（3）連好電路閉合開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)電壓表無(wú)示數(shù)，電流表有示數(shù)，則故障可能是電阻發(fā)生短路或電壓表斷路；
（4）將5Ω電阻改接為10Ω的電阻后，根據(jù)串聯(lián)分壓的知識(shí)可知，電壓表的示數(shù)變大，要保持電阻兩端的電壓不變（即電阻兩端電壓減小為原來(lái)的電壓值），則應(yīng)增大滑動(dòng)變阻器的電壓，應(yīng)增大滑動(dòng)變阻器的阻值，所以應(yīng)將將滑片向右端（即D端）滑動(dòng)，使電壓表的示數(shù)保持2.5V不變；
（5）當(dāng)把20Ω的電阻接入電路時(shí)，電路中的電流I=$\frac{{U}_{R}}{R}$=$\frac{2.5V}{20Ω}$=0.125A，
此時(shí)滑動(dòng)變阻器兩端電壓U_滑=U-U_R=4.5V-2.5V=2V，
滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值R=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{2V}{0.125A}$=16Ω＞10Ω，
所以應(yīng)選規(guī)格為“20Ω  1A”的滑動(dòng)變阻器．
故答案為：
（1）如上圖所示；（2）D；（3）R短路；（4）D；使電壓表示數(shù)為2.5V不變；（5）“20Ω  1A”．

點(diǎn)評(píng) 解答本題的關(guān)鍵：一是知道滑動(dòng)變阻器在本實(shí)驗(yàn)中的作用和使用，二是會(huì)根據(jù)控制變量法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出結(jié)論．