Question

16．小明在探究“電流與電阻關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中．
（1）選用兩節(jié)新干電池做電源，所選電阻最小值為5Ω，滑動(dòng)變阻器的銘牌上標(biāo)有“10Ω  1A”字樣，他已完成了部分實(shí)物連接，請(qǐng)用筆畫線將實(shí)物圖連接好．要求滑片向右移時(shí)，電路中電流變大．
（2）小明先將5Ω的電阻連入電路，當(dāng)連好最后一根線時(shí)，發(fā)現(xiàn)電壓表指針偏轉(zhuǎn)超出量程的一半．小明在實(shí)驗(yàn)過程中存在的問題有：①連接電路時(shí)，開關(guān)未斷開；②開關(guān)閉合前滑片未置于最大阻值處．
（3）糾正錯(cuò)誤后，他閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片使電壓表示數(shù)為2V，讀出電流表的示數(shù)，并記錄在表格中．接著進(jìn)行正確地操作將10Ω的電阻接入電路，為讀取正確的電流值，他應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片向左移，當(dāng)電壓表示數(shù)為2V時(shí)，停止調(diào)節(jié)，讀出電流表示數(shù)．
（4）按照小明的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，為能讀出相應(yīng)的電流值，所選的定值電阻最大值為20Ω．

Answer 1

分析 （1）電流表與定值電阻、滑動(dòng)變阻器串聯(lián)接入電路，根據(jù)電路中的最大電流選擇電流表的量程；滑動(dòng)變阻器采取“一上一下”連接方式；
（2）連接電路時(shí)開關(guān)應(yīng)該是斷開的，滑動(dòng)變阻器的滑片位于最大阻值處，否則會(huì)因?yàn)殡娐分须娏鬟^大出現(xiàn)損壞儀器的現(xiàn)象；
（3）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(shí)保持兩端電壓一定；然后根據(jù)串聯(lián)電路分壓的特點(diǎn)確定滑片移動(dòng)的方向；
（4）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；如果定值電阻阻值太大，定值電阻分壓太大，把滑動(dòng)變阻器阻值全部接入電路后，定值電阻兩端電壓仍會(huì)大于電阻兩端應(yīng)保持的電壓，無(wú)法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；應(yīng)用串聯(lián)電路特點(diǎn)與歐姆定律可以求出定值電阻的最大阻值．

解答 解：（1）電流表與定值電阻串聯(lián)，滑動(dòng)變阻器采取“一上一下”的連接方式；要求滑片向右移時(shí)，電路中電流變大，因電源電壓一定，由歐姆定律可知，電路中的電阻變小，所以應(yīng)接右下端接線柱；
電源電壓為3V，所選電阻最小值為5Ω，電路中最大電流為I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3V}{5Ω}$=0.6A，故電流表選擇0-0.6A量程；

（2）連接電路時(shí)，開關(guān)應(yīng)該是斷開的，連接完最后一根導(dǎo)線后發(fā)現(xiàn)電壓表指針偏轉(zhuǎn)超出量程的一半，造成上述現(xiàn)象的原因可能是：①連接電路時(shí)開關(guān)沒有斷開；②開關(guān)閉合前滑片未置于最大阻值處．
（3）定值電阻R的阻值由5Ω更換為10Ω時(shí)，根據(jù)串聯(lián)電路分壓的特點(diǎn)可知，定值電阻兩端電壓變大，因此需增大滑動(dòng)變阻器兩端電壓，即增大滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，故將滑片向左移動(dòng)，直到電壓表的示數(shù)為2V；
（4）電阻兩端電壓為2V，滑動(dòng)變阻器兩端電壓為3V-2V=1V，
當(dāng)接入電路的阻值太大時(shí)，滑動(dòng)變阻器分壓仍小于1V，無(wú)法繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；
當(dāng)滑動(dòng)變阻器阻值全部接入電路時(shí)，
電路電流I=$\frac{{U}_{滑}}{{R}_{滑最大}}$=$\frac{1V}{10Ω}$=0.1A，
此時(shí)接入電路的定值電阻阻值最大，
由I=$\frac{U}{R}$得，R=$\frac{{U}_{R}}{I}$=$\frac{2V}{0.1A}$=20Ω．
故答案為：
（1）見上圖；
（2）連接電路時(shí)，開關(guān)未斷開；開關(guān)閉合前滑片未置于最大阻值處；
（3）左；電壓表示數(shù)為2V；
（4）20．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)物圖的連接、滑動(dòng)變阻器的使用、歐姆定律的應(yīng)用、串聯(lián)電路的特點(diǎn)等知識(shí)掌握情況；要明確：探究電流與電阻的關(guān)系，應(yīng)控制電阻兩端的電壓不變；應(yīng)用串聯(lián)電路特點(diǎn)與歐姆定律可以求出定值電阻阻值．