Question

14．圖甲是某同學(xué)“探究電流與電阻的關(guān)系”的實驗電路，所用的電源電壓恒為6V．
 
（1）請根據(jù)圖甲將圖乙中的實物電路連接完整（導(dǎo)線不允許交叉）．
（2）實驗過程中，某同學(xué)發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)為0，電壓表示數(shù)接近6V，電路發(fā)生的故障可能是電阻R斷路．
（3）如表是該同學(xué)排除故障后正確進(jìn)行實驗記錄的數(shù)據(jù)．實驗中，他所選擇的變阻器規(guī)格是50Ω 2A（選填“10Ω0.5A”“20Ω1A”或“50Ω2A”）．第4次實驗中選用的定值電阻R的阻值為20Ω．

實驗次數(shù)	1	2	3	4
R/Ω	5	10	15
I/A	0.40	0.20	0.13	0.10

Answer 1

分析 （1）本實驗中變阻器、定值電阻、電流表串聯(lián)，電壓表測定值電阻兩端電壓；
（2）電流表示數(shù)為0，說明電路斷路，電壓表示數(shù)接近電源電壓，說明電壓表并聯(lián)部分發(fā)生了斷路；
（3）探究電流與電阻的關(guān)系的實驗中，應(yīng)控制電壓不變，電路中電流最小時，變阻器連入阻值最大，由此判斷變阻器規(guī)格；
由I=$\frac{U}{R}$計算第4次實驗中選用的定值電阻R的阻值．

解答 解：（1）由電路圖可知，定值電阻與滑動變阻器串聯(lián)，且變阻器選擇右下接線柱，同時電壓表測定值電阻兩端電壓，如圖所示．

（2）實驗過程中，發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)為0，說明電路中有斷路故障；電壓表示數(shù)接近6V，說明電壓表并聯(lián)部分發(fā)生了斷路，即電路發(fā)生的故障可能是電阻R斷路；
（3）探究電流與電阻的關(guān)系的實驗中，應(yīng)控制電阻R兩端的電壓不變，
根據(jù)I=$\frac{U}{R}$，由表格中第一次實驗數(shù)據(jù)可知，定值電阻兩端電壓U_R=I₁R₁=0.40A×5Ω=2V，
所以滑動變阻器兩端電壓：U_滑=U-U_R=6V-2V=4V，
由表格數(shù)據(jù)可知，第4次實驗中電路中電流最小為0.10A時，此時變阻器連入的阻值最大，
則滑動變阻器的最大阻值至少為R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{4}}$=$\frac{4V}{0.1A}$=40Ω，所以應(yīng)選擇“50Ω 2A”的滑動變阻器；
此時選用的定值電阻：R₄=$\frac{{U}_{R}}{{I}_{4}}$=$\frac{2V}{0.1A}$=20Ω．
故答案為：（1）如上圖所示；（2）電阻R斷路；（3）50Ω 2A；20．

點評 本題是探究電流與電阻關(guān)系的實驗，考查了電路故障的判斷、串聯(lián)電路特點和歐姆定律的應(yīng)用，明確探究電流與電阻的關(guān)系的實驗中，應(yīng)控制電壓不變是關(guān)鍵．