Question

【題目】實(shí)驗(yàn)室有一個(gè)電學(xué)黑箱，其外形如圖1所示，箱體外有四個(gè)接線柱，箱蓋上有一個(gè)塑料滑塊，小明請(qǐng)同組的同學(xué)一起探究其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，實(shí)驗(yàn)室老師提醒他們，內(nèi)部元件只有一個(gè)滑動(dòng)變阻器和兩個(gè)定值電阻，滑動(dòng)變組器只有兩個(gè)接線柱接入電路。
經(jīng)過討論，全組的意見是：先制作一個(gè)探測(cè)器，把這個(gè)探測(cè)器分別與黑箱外的接線柱相連，再根據(jù)測(cè)出的數(shù)據(jù)，推測(cè)內(nèi)部的連接情況。
（1）甲組的小李組裝了探測(cè)器，如圖2所示，其中電源電壓為3V，電流表量程為0﹣0.6A，對(duì)于其中阻值為5Ω的電阻R，你認(rèn)為他的作用是；
同學(xué)們把探測(cè)器的E、F端分別與黑箱的接線柱連接，閉合開關(guān)，移動(dòng)滑塊，記下的數(shù)據(jù)如表：

測(cè)試次數(shù)	與E、F連接的接線柱	電流表示數(shù)/A
第1次	A、B	0.25～0.5
第2次	A、C	0.12～0.2
第3次	A、D	0.15～0.3
第4次	B、C	0.2
第5次	B、D	0.3
第6次	C、D	0.15

（2）在前三次測(cè)試中，只有一次未將滑動(dòng)變阻器調(diào)到阻值最大、最小位置，是第次；
（3）滑動(dòng)變阻器的最大阻值為；
（4）請(qǐng)?jiān)趫D3中作出箱內(nèi)各元件連接電路圖，并在定值電阻旁標(biāo)明其阻值。

Answer 1

【答案】
（1）保護(hù)電路，防止電流過大，燒壞電流表和電源
（2）1
（3）10Ω
（4）

【解析】解：（1）如果沒有電阻R的話，探測(cè)器有被短路的可能，燒壞電流表和電源，故R的作用是保護(hù)電路，防止電流過大，燒壞電流表和電源；（2）由表格數(shù)據(jù)可知，BC、BD、CD間的電流是定值，則它們之間的電阻是定值電阻，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，由I= 可得，BC、BD、CD間的電阻值分別為：RBC= ﹣R= ﹣5Ω=10Ω，RBD= ﹣R= ﹣5Ω=5Ω，RCD= ﹣R= ﹣5Ω=15Ω，
因RCD=RBC+RBD ，
所以，BC間為一定值電阻阻值為10Ω，BD間為一定值電阻阻值為5Ω，CD間為兩電阻串聯(lián)，
由表格數(shù)據(jù)可知，AB、AC、AD間電流是變化的，則它們之間有滑動(dòng)變阻器，
當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻為零，10Ω的定值電阻R1和5Ω的定值電阻R2分別接入電路中時(shí)電路中的最大電流分別為：
I1= = =0.2A，I2= = =0.3A，
結(jié)合表格數(shù)據(jù)可知，AC間滑動(dòng)變阻器與10Ω的定值電阻串聯(lián)，AD間滑動(dòng)變阻器與5Ω的定值電阻串聯(lián)，
因AB間電流最大時(shí)的阻值RAB= ﹣R= ﹣5Ω=1Ω，小于兩定值電阻的阻值，
所以，AB間只有滑動(dòng)變阻器，且未將滑動(dòng)變阻器調(diào)到阻值最大、最小位置；
由第二次數(shù)據(jù)可知，電路中的電流最小為IAC′=0.12A，則滑動(dòng)變阻器的最大阻值：
R滑= ﹣R﹣R1= ﹣5Ω﹣10Ω=10Ω；
綜上可知，AB之間只有滑動(dòng)變阻器，AC間10Ω的定值電阻與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，AD間5Ω的定值電阻與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，BC間只有10Ω的定值電阻，BD間只有5Ω的定值電阻，CD間5Ω和10Ω的定值電阻串聯(lián)，電路圖如下圖所示：

故答案為：（1）保護(hù)電路，防止電流過大，燒壞電流表和電源；（2）1；（3）10Ω；（4）如上圖所示。
（1）如果沒有電阻R的話，探測(cè)器有被短路的可能，據(jù)此進(jìn)行解答；（2）由表格數(shù)據(jù)可知，BC、BD、CD間的電流是定值，則它們之間的電阻是定值電阻，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律分別求出它們之間的電阻，根據(jù)電阻判斷定值電阻的阻值和連接；由表格數(shù)據(jù)可知，AB、AC、AD間電流是變化的，則它們之間有滑動(dòng)變阻器，當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻為零電路中的電流最大，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出兩電阻接入電路中時(shí)電路中的最大電流，然后確定兩者的位置，再根據(jù)歐姆定律求出AB間電流最大時(shí)的阻值確定AB間的連接方式，進(jìn)一步確定未將滑動(dòng)變阻器調(diào)到阻值最大、最小位置；綜上分析確定電路連接方式。