Question

2．如圖甲是小明探究“電流一定時(shí)，電壓與電阻關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)電路圖．已知電源電壓U=15V，滑動(dòng)變阻器上標(biāo)有“20Ω  3A”（實(shí)際最大阻值略小于20Ω），實(shí)驗(yàn)中所用的四個(gè)定值電阻分別為5Ω，10Ω，15Ω，20Ω．
（1）電流表的量程應(yīng)選0～3A．
（2）小明實(shí)驗(yàn)時(shí)嘗試在ab間接入5Ω、10Ω、15Ω或20Ω電阻，并調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電路中的電流控制在圖乙所示的數(shù)值不變．但他發(fā)現(xiàn)當(dāng)ab間接20Ω電阻時(shí)，無論怎樣移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，都不能得到實(shí)驗(yàn)所要求的數(shù)據(jù)．
（3）為了使這四個(gè)電阻都能為實(shí)驗(yàn)所用，電路中電流應(yīng)改成控制在0.70A最合理．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)歐姆定律求出電路中的最大電流確定電流表的量程；
（2）根據(jù)電流表的量程和分度值讀出示數(shù)，利用歐姆定律求出電壓表的示數(shù)，根據(jù)歐姆定律求出電路中的總電阻，然后判斷不符合實(shí)驗(yàn)要求的電阻；
（3）當(dāng)定值電阻為20Ω時(shí)，根據(jù)歐姆定律求出電路中的最大電流，當(dāng)定值電阻的阻值為5Ω時(shí)，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電路中的最小電流，然后結(jié)合電流表的分度值確定電路中控制的最合理電流．

解答 解：（1）當(dāng)定值電阻為5Ω，且滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻為0時(shí)，電路中的電流最大，
根據(jù)歐姆定律可得，電路中的最大電流I=$\frac{U}{R}$=$\frac{15V}{5Ω}$=3A，所以電流表的量程為0～3A；
（2）由圖乙可知，電流表的分度值為0.1A，示數(shù)為0.8A，
當(dāng)電流表的示數(shù)為0.8A時(shí)，電路中的總電阻R=$\frac{U}{I′}$=$\frac{15V}{0.8A}$=18.75Ω＜20Ω，
所以，當(dāng)ab間接20Ω電阻時(shí)，無論怎樣移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，都不能得到實(shí)驗(yàn)所要求的數(shù)據(jù)；
（3）當(dāng)定值電阻為20Ω時(shí)，電路中的最大電流I_max=$\frac{U}{R″}$=$\frac{15V}{20Ω}$=0.75A，
當(dāng)定值電阻為5Ω時(shí)，電路中的最小電流I_min=$\frac{U}{{R}_{滑}+R}$=$\frac{15V}{20Ω+5Ω}$=0.6A，
因滑動(dòng)變阻器的實(shí)際最大阻值略小于20Ω，且電流表的分度值為0.1A，
所以，為了使這四個(gè)電阻都能為實(shí)驗(yàn)所用，電路中電流應(yīng)控制在0.70A最合理．
故答案為：（1）0～3；（2）20；（3）0.70．

點(diǎn)評 本題考查了電流表量程的選擇和電流表的讀數(shù)、串聯(lián)電路特點(diǎn)、歐姆定律的應(yīng)用等，關(guān)鍵是會(huì)根據(jù)最大定值電阻接入電路中時(shí)電路中的最大電流和最小定值電阻接入電路中時(shí)最小電流以及電流表的分度值確定控制最合理的電流值．