Question

16．小明在探究“電流與電阻關系”的實驗中．
（1）選用兩節(jié)新干電池做電源，所選電阻最小值為5Ω，滑動變阻器的銘牌上標有“10Ω  1A”字樣，他已完成了部分實物連接，請用筆畫線將實物圖連接好．要求滑片向右移時，電路中電流變大．
（2）小明先將5Ω的電阻連入電路，當連好最后一根線時，發(fā)現(xiàn)電壓表指針偏轉(zhuǎn)超出量程的一半．小明在實驗過程中存在的問題有：①連接電路時，開關未斷開；②開關閉合前滑片未置于最大阻值處．
（3）糾正錯誤后，他閉合開關，調(diào)節(jié)滑動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，他應將滑動變阻器的滑片向左移，當電壓表示數(shù)為2V時，停止調(diào)節(jié)，讀出電流表示數(shù)．
（4）按照小明的實驗設計，為能讀出相應的電流值，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；滑動變阻器采取“一上一下”連接方式；
（2）連接電路時開關應該是斷開的，滑動變阻器的滑片位于最大阻值處，否則會因為電路中電流過大出現(xiàn)損壞儀器的現(xiàn)象；
（3）要探究電流與電阻的關系，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；然后根據(jù)串聯(lián)電路分壓的特點確定滑片移動的方向；
（4）探究電流與電阻的關系，應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，把滑動變阻器阻值全部接入電路后，定值電阻兩端電壓仍會大于電阻兩端應保持的電壓，無法進行實驗；應用串聯(lián)電路特點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)，滑動變阻器采取“一上一下”的連接方式；要求滑片向右移時，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，開關應該是斷開的，連接完最后一根導線后發(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連接電路時開關沒有斷開；②開關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，根據(jù)串聯(lián)電路分壓的特點可知，定值電阻兩端電壓變大，因此需增大滑動變阻器兩端電壓，即增大滑動變阻器接入電路的阻值，故將滑片向左移動，直到電壓表的示數(shù)為2V；
（4）電阻兩端電壓為2V，滑動變阻器兩端電壓為3V-2V=1V，
當接入電路的阻值太大時，滑動變阻器分壓仍小于1V，無法繼續(xù)進行實驗；
當滑動變阻器阻值全部接入電路時，
電路電流I=$\frac{{U}_{滑}}{{R}_{滑最大}}$=$\frac{1V}{10Ω}$=0.1A，
此時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，開關未斷開；開關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．

點評 本題考查了實物圖的連接、滑動變阻器的使用、歐姆定律的應用、串聯(lián)電路的特點等知識掌握情況；要明確：探究電流與電阻的關系，應控制電阻兩端的電壓不變；應用串聯(lián)電路特點與歐姆定律可以求出定值電阻阻值．