Question

7．現(xiàn)在做探究“電阻一定時，電流與電壓的關系”的實驗．實驗中可供使用的器材有：
A．電流表（量程0～0.6A，0～3A）
B．電壓表（量程0～3V，0～15V）
C．定值電阻R₁（阻值為3Ω）
D．定值電阻R₂（阻值為10Ω）
E．滑動變阻器R_l’（10Ω，2A）
F．滑動變阻器R₂’（100Ω，1A）
G．干電池二節(jié)（一節(jié)干電池的電壓為1.5V）H．開關S一個，導線若干．
現(xiàn)利用以上部分器材，操究“電阻一定時，電流與電壓的關系”，要求實驗過程中電表的最大示數(shù)能超過電流表量程的一半，同時又考慮操作的方便，則：
（1）用來探究的定值電阻R應選C，滑動變阻器R’應選E（選填實驗器材前的字母代號），電流表的量程宜選0～0.6A．
（2）根據(jù)實驗要求，用筆畫線代替導線將實物圖連接起來，要求滑動變阻器的滑片P向左滑動阻值變小，使之成為符合實驗要求的電路．（其中部分導線已連好）
（3）某小組的同學還想通過此連接好的電路測量所選定值電阻的阻值．如果要比較精確測量所選定值電阻的阻值，要求電表的指針至少達到量程的三分之一，同時又要防止損壞電表，那么滑動變阻器連入電路中的阻值變化范圍是2～6Ω．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗過程中電表的最大示數(shù)能超過電表量程的一半進行分析．計算出當滑動變阻器為零時通過兩電阻的電流，選擇電流值能超過量程0～0.6A一半的．根據(jù)定值電阻選擇滑動變阻器的型號．
（2）要掌握此實驗中電路圖的畫法．其中電流表、電阻、滑動變阻器串聯(lián)，電壓表與電阻并聯(lián)．
（3）根據(jù)題意判斷出電流的最大值和最小值及電壓表的最大值和最小值，然后根據(jù)歐姆定律及串聯(lián)電路的知識進行計算．

解答 解：（1）由于電路中電流會很小，所以電流表選擇0～0.6A的量程．
因為要求實驗過程中電表的最大示數(shù)能超過電表量程的一半．
若選擇D，當滑動變阻器的阻值為零時，電路中的電流I=$\frac{U}{{R}_{2}}$=$\frac{3V}{10Ω}$=0.3A，剛好是電流表量程的一半，若加滑動變阻器，則電路中的電流會小于0.3A，不可以選擇；
若選擇C，當滑動變阻器的阻值為零時，電路中的電流I′=$\frac{U}{{R}_{1}}$=$\frac{3V}{3Ω}$=1A，所以可以選擇．
由上計算可知，選擇最大阻值為10Ω的滑動變阻器便可達到要求，而最大阻值為100Ω太大，不便操作．
（2）根據(jù)要求畫出電路圖，電壓表、電流表、滑動變阻器串聯(lián)，電壓表與電阻R并聯(lián)，電路圖如圖．

（3）因為要求電表的指針至少達到量程的三分之一，電壓表應不小于1V，電流表不小于0.2A．
所以當滑動變阻器為0時，電路中的電流最大，為I=$\frac{U}{I}$=$\frac{3V}{3Ω}$=1A，
超過電流表的量程，電壓表3V，未超過其量程；
根據(jù)電流表的量程選擇，電路中允許的最大電流為0.6A，此時電路中的總電阻R_總=$\frac{U}{I}$=$\frac{3V}{0.6A}$=5Ω，所以變阻器的最小阻值R_小=5Ω-3Ω=2Ω；
電流表三分之一刻度為0.2A，若電壓表示數(shù)為1V，則電阻的電流I=$\frac{{U}_{小}}{R}$=$\frac{1V}{3Ω}$=0.33A，大于0.2A，所以電阻兩端的最小電壓為1V；
根據(jù)串分壓的知識，$\frac{{U}_{最小}}{R}$=$\frac{{U}_{滑}}{{R}_{大}}$
$\frac{1V}{3Ω}$=$\frac{3V-1V}{{R}_{大}}$
解得R_大=6Ω．
因此滑動變阻器的變化范圍應為2Ω～6Ω．
故答案為：（1）C；E；0～0.6A；（2）見上圖；（3）2～6．

點評 此題是探究“電阻一定時，電流與電壓的關系”的實驗，考查了學生對儀器量程的選擇，這是在實際操作中常遇到的問題，但分析起來難度比較大一些，屬于難點內容．在題目中還考查了有關電路圖和實物電路的連接及最值的求法．