Question

2．李明和小亮利用如圖（甲）所示的電路探究“電流與電阻的關(guān)系”．已知電源電壓為6V且保持不變，實驗用到的電阻R的阻值分別為10Ω、15Ω、20Ω、25Ω．

小明根據(jù)圖（甲）所示電路圖，將圖（乙）中的實驗器材連接成實驗電路，小亮在檢查時認為，從實驗目的來看，實驗電路上有一根導線連接錯了，建議小明改線．
（1）請在圖中將接錯的那根線上打“×”，另畫一根導線，使電路連接正確．
（2）如果不改接這根導線，對實驗的影響是：不能測出待測電阻兩端的電壓（具體說明是什么影響）．
（3）小明連接實驗電路過程中，開關(guān)應該處于斷開狀態(tài)，滑動變阻器接入電路的電阻最大．（選填“最大”或“最小”）
（4）小明將電路改接正確后，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)變阻器的滑片到某位置，保持電壓表的示數(shù)為2.5V，電流表的指示如圖（丙）所示，則電流表的讀數(shù)是0.25 A，連接電路的電阻R的阻值是10Ω．
（5）實驗中，若保證電壓表的示數(shù)為2.5V不變，將定值電阻R的阻值由25Ω更換為15Ω，為了保持電壓表的示數(shù)不變，應將滑動變阻器的滑片向左（選填“左”或“右”）移動；當定值電阻為10Ω，移動滑動變阻器滑應接入電路的阻值為14Ω．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)（甲）中電路圖，順著電流的方向連接（乙）中的實物圖，電流表測干路電流，電壓表測待測電阻R兩端的電壓，發(fā)現(xiàn)電壓表的連接出現(xiàn)了問題；
（2）由圖知，電壓表測量的是電阻和滑動變阻器的總電壓，此時電壓表的示數(shù)幾乎等于電源電壓；
（3）連接實驗電路時，開關(guān)應處于斷開狀態(tài)；滑動變阻器的作用是保護電路，通常在連入電路時，滑片處于電阻最大值處；
（4）分清電流表的量程與分度值，讀出指針指示的數(shù)值，然后利用公式R=$\frac{U}{I}$計算電阻；
（5）要探究電流與電阻的關(guān)系，需要改變接入電路的定值電阻的阻值，同時保持兩端電壓一定；
定值電阻變化，兩端電壓相應變化，要保持電阻兩端電壓不變，就要調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，調(diào)整接入電路的阻值大小；
當定值電阻R的阻值由25Ω換成10Ω時，根據(jù)歐姆定律求出此時電路中的電流，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點可知滑動變阻器兩端的電壓，再根據(jù)歐姆定律求出滑動變阻器接入電路的阻值．

解答 解：（1）根據(jù)電路圖連接實物圖，發(fā)現(xiàn)電壓表測的是滑動變阻器與R兩端的電壓，即電源電壓，顯然與實驗要求不符，應并聯(lián)在R兩端，修改如圖所示：

（2）如果不改接這根導線，無論怎么移動滑片，電壓表示數(shù)始終不變，等于電源電壓，這樣不能測出待測電阻兩端的電壓．
（3）連接實驗電路時，為了避免短路燒壞電路元件，開關(guān)應處于斷開狀態(tài)．
通常在使用前應將電阻值調(diào)至最大阻值處，這時，根據(jù)歐姆定律公式I=$\frac{U}{R}$可知，電阻越大，電路中的電流就會越小，避免電路中的電流過大燒壞電路元件，才能起到保護電路的作用．
（4）由圖知：電流表采用量程是0～0.6A，分度值是0.02A，電流表的讀數(shù)是0.25A．
電流I=0.25A，電壓U=2.5V，
根據(jù)歐姆定律I=$\frac{U}{R}$得連接電路的電阻R的阻值R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.25A}$=10Ω．
（5）定值電阻R的阻值由25Ω更換為15Ω，因為串聯(lián)電路電壓與電阻成正比，所以電阻兩端電壓會減��；要保持電壓不變，需要將滑動變阻器的電阻也減�。畱獙⒒瑒幼冏杵鞯幕�片向左滑動．
當定值電阻R=10Ω時，電路中的電流：I′=$\frac{{U}_{R}}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，
滑動變阻器兩端的電壓U_滑=U₀-U_R=6V-2.5V=3.5V，
根據(jù)歐姆定律I=$\frac{U}{R}$得滑動變阻器的阻值：R_滑′=$\frac{{U}_{滑}}{I′}$=$\frac{3.5V}{0.25A}$=14Ω．
故答案為：（1）見上圖；（2）不能測出待測電阻兩端的電壓；（3）斷開；最大；（4）0.25；10；（5）左；14．

點評 此題考查探究“電流與電阻的關(guān)系”的實驗，本題中涉及到了電路的連接、電流表的讀數(shù)、電阻的計算等知識，綜合性強，有關(guān)滑動變阻器的應用是本題考查的重點，同時必須對歐姆定律有深入的理解．