Question

1．小紅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，有三種規(guī)格滑動(dòng)變阻器可供選擇：0～50Ω，0～30Ω，0～20Ω，用到的電阻R的阻值分別為25Ω、20Ω、15Ω、10Ω、5Ω，實(shí)驗(yàn)中控制電阻R 兩端的電壓為2.5V 不變．
（1）為完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)，應(yīng)該選取規(guī)格為0～50Ω的滑動(dòng)變阻器；
（2）連好電路閉合開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)無(wú)論怎樣移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，電壓表有示數(shù)，電流表沒(méi)有示數(shù)，則故障可能是定值電阻斷路；；
（3）排除故障后實(shí)驗(yàn)中將定值電阻R的阻值由 25Ω 依次更換為20Ω、15Ω、10Ω、5Ω，為使電壓表的示數(shù)不變，則每次閉合開(kāi)關(guān)后都應(yīng)該將滑動(dòng)變阻器的滑片 P 依次向左移（選填“左”或“右”）．
（4）步驟（2）中故障未排除，將乙圖中的電阻換成標(biāo)有“2.5V”完好的小燈泡，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器后小燈泡能發(fā)光（選填“能”或“不能”）．
（5）最后用圖電路繼續(xù)“探究電流與電阻關(guān)系”，當(dāng)定值電阻為10Ω 時(shí)，對(duì)應(yīng)的電流表示數(shù)為0.2A，接著為了測(cè)量更多組數(shù)據(jù)，又提供了15Ω、20Ω、25Ω、30Ω、35Ω定值電阻各一個(gè)，其中30Ω、35Ω 定值電阻不能使用．

Answer 1

分析 （1）由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律確定變阻器分得的電壓，由分壓原理求變阻器連入電路中的電阻大小，確定變阻器的規(guī)格；
（2）電路故障主要分兩方面：斷路或短路，可以根據(jù)電流表或電壓表的示數(shù)變化情況作出相應(yīng)的判斷；
（3）研究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，要控制電壓表示數(shù)不變；當(dāng)定值電阻減小時(shí)，根據(jù)分壓原理先確定電壓表示數(shù)的變化，再由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律確定滑片移動(dòng)的方向；
（4）分析圖乙中，電阻斷路后電壓表的示數(shù)，確定電壓表的量程，變阻器按一下一上的原則與電阻串聯(lián)接入電路中，將電阻換為燈泡后，電路完好，可調(diào)節(jié)小燈泡正常發(fā)光；
（5）探究電流與電阻關(guān)系，要保持電壓不變，由歐姆定律求出電壓表示數(shù)，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律求變阻器分得的電壓，因變阻器的最大電阻為50Ω，由分壓原理求出得出定值電阻的最大值．

解答 解：（1）電源電壓為6V，實(shí)驗(yàn)中控制電阻R兩端的電壓為2.5V不變，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，變阻器分得的電壓為6V-2.5V=3.5V；
由分壓原理，$\frac{{R}_{大}}{{R}_{滑大}}=\frac{{U}_{表}}{{U}_{滑}}$  即$\frac{25Ω}{{R}_{滑大}}=\frac{2.5V}{3.5V}$
解得R_滑大=35Ω＞30Ω，所以應(yīng)選擇0～50Ω的變阻器；
（2）電流表無(wú)示數(shù)，說(shuō)明電路發(fā)生斷路，電壓表有示數(shù)，說(shuō)明除定值電阻以外的電路都是通路，所以與電壓表并聯(lián)的定值電阻斷路；
（3）將定值電阻R的阻值由25Ω依次更換為20Ω、15Ω、10Ω、5Ω時(shí)，根據(jù)分壓原理，兩端電壓相應(yīng)減小，為保持電阻兩端電壓不變，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，要減小變阻器的電壓，由分壓原理，必須使滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻相應(yīng)減小，由圖知，滑片必須向左移動(dòng)；
（4）步驟（2）中故障未排除，即電阻斷路，電壓表串聯(lián)在電路中，電壓表示數(shù)接近電源電壓，所以在乙圖中，電壓表應(yīng)選用大量程與電阻并聯(lián)，變阻器按一下一上的原則與電阻串聯(lián)接入電路中，如下所示：

斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，將電阻換成標(biāo)有“2.5V”完好的小燈泡，將變阻器的滑片移動(dòng)到最右端，閉合開(kāi)關(guān)，將滑片向左移動(dòng)，直到電壓表示數(shù)為額定電壓2.5V，燈正常發(fā)光；
所以，步驟（2）中故障未排除，將乙圖中的電阻換成標(biāo)有“2.5V”完好的小燈泡，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器后小燈泡能正常發(fā)光；
（5）探究電流與電阻關(guān)系”，要保持電壓不變，當(dāng)定值電阻為10Ω 時(shí)，對(duì)應(yīng)的電流表示數(shù)為0.2A，電壓表示U=IR=0.2A×10Ω=2V；根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，變阻器分得的電壓為6V-2V=4V，根據(jù)分壓原理，變阻器連入電路中的電阻為定值電阻的2倍，因選擇0～50Ω的變阻器，所以定值電阻最大為25Ω，
提供了15Ω、20Ω、25Ω、30Ω、35Ω定值電阻各一個(gè)，所以30Ω、35Ω的電阻不能用．
故答案為：
（1）0～50Ω；
（2）定值電阻斷路；
（3）左；
（4）能；
（5）30Ω、35Ω．

點(diǎn)評(píng) 本題探究“電流與電阻的關(guān)系”，考查器材的選擇、故障的分析、操作的過(guò)程及更換用電器正確的操作和燈正常發(fā)光的條件，綜合性較強(qiáng)．