Question

10．在探究“通過導(dǎo)體的電流跟導(dǎo)體電阻的關(guān)系”實驗中，小亮根據(jù)實驗?zāi)康脑O(shè)計出實驗電路圖，并按電路圖連接實驗器材如圖1所示．

（1）請你根據(jù)實物電路連接情況畫出小亮設(shè)計的實驗電路圖．
（2）當(dāng)電阻箱的示數(shù)為10Ω時，閉合開關(guān)S后，電壓表的示數(shù)為12V，電流表無示數(shù)．無論小亮怎樣移動滑動變阻器的滑片P，電壓表和電流表的示數(shù)都無變化．經(jīng)檢查，電壓表和電流表均完好．小華提醒小亮，電路中有故障．小亮排除了電路故障后，保持電阻箱的示數(shù)為10Ω，并將滑動變阻器的滑片P移至A端，閉合開關(guān)S后，電流表的示數(shù)為0.2A．則滑動變阻器的最大阻值為50Ω．
（3）在實驗中，當(dāng)電阻箱接入電路的阻值改變后，移動滑動變阻器的滑片P，可使電阻箱兩端的電壓保持6V不變．當(dāng)小亮將電阻箱的阻值由20Ω調(diào)為30Ω時，為保持電阻箱兩端電壓不變，應(yīng)將滑動變阻器的滑片向A端移動．（選填“A”或“B”）
（4）當(dāng)電阻箱接入電路的阻值為60Ω時，小亮發(fā)現(xiàn)無論怎樣移動滑動變阻器的滑片P，電壓表的示數(shù)始終無法達到6V．此時小亮應(yīng)采取的措施是C．（選填序號）
A．更換一塊新的電壓表            B．調(diào)節(jié)電源的輸出電壓到16V
C．用“1A  100Ω”的滑動變阻器替換原來的滑動變阻器
（5）在實驗中，當(dāng)電阻箱的阻值調(diào)節(jié)為某一值時，電流表的示數(shù)如圖2所示，請在表格中填寫此時電阻箱接入電路的電阻值和電路中的電流值．

U/V	6	6	6	6	6	6
R/Ω	10	12		20	30	60
I/A	0.6	0.5		0.3	0.2	0.1

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實物圖畫電路圖時，可以根據(jù)電流流向法，從電源的正極開始依次畫出串聯(lián)的電路元件，最后把電壓表并聯(lián)在電阻的兩端即可．
（2）電壓表有示數(shù)說明與電壓表兩接線柱串聯(lián)的電路為通路，電流表無示數(shù)說明電路斷路，此時電壓表測電源的電壓；排除電路故障后，當(dāng)滑片移到A端時，電阻與滑動變阻器的最大阻值串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出變阻器兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出滑動變阻器的最大阻值．
（3）根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點可知電阻箱兩端的電壓變化，進一步根據(jù)保持其兩端的電壓6V不變進行調(diào)節(jié)滑片的移動．
（4）電阻兩端電壓達不到已知電壓，可能是電源電壓太大、或滑動變阻器阻值分壓太小造成的，據(jù)此提出改進措施．
（5）根據(jù)電流表的量程和分度值讀出電流表的示數(shù)，根據(jù)歐姆定律求出對應(yīng)的電阻．

解答 解：（1）根據(jù)電流流向法，先畫出電源的符合，從電源的正極出發(fā)，依次串聯(lián)開關(guān)、滑動變阻器、電流表、電阻箱回到電源的負(fù)極，再把電壓表并聯(lián)在變阻箱的兩端即可，如下圖所示：

（2）當(dāng)電路出現(xiàn)故障時，電壓表測電源的電壓，即電源的電壓U=12V；
當(dāng)排除電路故障后、滑片移到A端時，電阻與滑動變阻器的最大阻值串聯(lián)，
滑動變阻器兩端的電壓U_滑=U-U_R=U-IR=12V-0.2A×10Ω=10V，
滑動變阻器的最大阻值R_滑max=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{10V}{0.2A}$=50Ω．
（3）根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點可知，當(dāng)小亮將電阻箱的阻值由20Ω調(diào)為30Ω時，電阻箱兩端分得的電壓變大；
為保持其兩端的電壓不變，應(yīng)增大滑動變阻器分得的電壓，即滑片向A端移動增大接入電路的阻值．
（4）當(dāng)電阻箱接入電路的阻值為60Ω時，小亮發(fā)現(xiàn)無論怎樣移動滑動變阻器的滑片P，電壓表的示數(shù)始終無法達到6V即電壓表的示數(shù)大于6V，說明即使滑動變阻器接入電路的阻值最大，分得的電壓也太小，因此需換用最大阻值較大的滑動變阻器；
A、更換一塊新的電壓表，無法增加滑動變阻器兩端電壓，故A錯誤；
B、調(diào)節(jié)電源的輸出電壓到16V，電壓表的示數(shù)越大，無法減小電壓表的示數(shù)，故B錯誤；
C、用“1A 100Ω”的滑動變阻器替換原來的滑動變阻器，可以增加滑動變阻器兩端電壓，故C正確．
（5）電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，電流表的示數(shù)為0.4A；
燈泡的電阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{6V}{0.4A}$=15Ω．
故答案為：
（1）如上圖所示；（2）50；（3）A；（4）C；（5）15；0.4．

點評 本題考查了根據(jù)實物圖畫電路圖、電路故障的判斷、電路的動態(tài)分析實驗數(shù)據(jù)的串聯(lián)，關(guān)鍵是根據(jù)電路的故障判斷電源的電壓，總體來說本題的難度較大．