Question

（2008?東臺(tái)市模擬）小明同學(xué)用如圖（甲）所示的電路做驗(yàn)證“電流、電壓、電阻間關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，電源電壓恒為4V．實(shí)驗(yàn)步驟如下：

A．連接電路．在圖（乙）上補(bǔ)畫一根導(dǎo)線使電路完整，要求滑片P向左移動(dòng)時(shí)，電流表示數(shù)變大．
B．連好電路后，閉合開關(guān)前，應(yīng)先將滑動(dòng)變阻器的滑片P移至

右

（左/右）端．
C．研究“電流與電壓的關(guān)系”時(shí)，保持電阻R不變，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器觸頭在不同位置讀取兩表的數(shù)值，記錄在下表中．當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路電阻最大時(shí)電流表的示數(shù)為

0.20A

，電壓表示數(shù)為1.0V，電流表的示數(shù)如圖（丙）所示，將電流表的讀數(shù)填在右表空格中．請(qǐng)你幫小明算一算，實(shí)驗(yàn)時(shí)所用電阻R的阻值是

5.1

Ω．
D．研究“電流與電阻的關(guān)系”時(shí)，小明利用剛才的實(shí)驗(yàn)器材（除電阻R外）和電路，分別選用阻值為5Ω、10Ω、15Ω、20Ω定值電阻，實(shí)驗(yàn)時(shí)控制電阻兩端電壓為2.0V不變，分別測(cè)出接入不同電阻時(shí)的電流．

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	電壓/V	電流/A
1	1.0	0.20
2	1.3	0.25
3	2.0	0.40
4	2.6	0.50

小明能順利完成這一實(shí)驗(yàn)步驟嗎？簡(jiǎn)要說明你的理由．

Answer 1

分析：（1）滑動(dòng)變阻器的接線原則是一上一下，下接線柱與滑片之間的電阻線是有效接入電路中的電阻，這段電阻越小，通過的電流越大．
（2）要求閉合開關(guān)前，將滑動(dòng)變阻器的滑片移至阻值最大處．
（3）根據(jù)電流表的量程確定分度值，用分度值乘以指針?biāo)�指的格�?shù)，即為電流值；表格中記錄了4次測(cè)量數(shù)據(jù)，根據(jù)歐姆定律的導(dǎo)出式R=

U

I

，分別算出每次測(cè)量的電阻值，最后求平均值即為電阻R的阻值．
（4）根據(jù)電源電壓和第一次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)計(jì)算出滑動(dòng)變阻器的最大阻值，然后看定值電阻為最大20Ω時(shí)，為控制電壓一定，滑動(dòng)變阻器應(yīng)該調(diào)節(jié)的數(shù)值，如果大于20則實(shí)驗(yàn)不能順利完成．

解答：解：
A．向左滑時(shí)電流變大，即電阻變小，滑動(dòng)變阻器左半部分電阻線接入電路，即下接線柱使用左端．
B．閉合開關(guān)前將滑動(dòng)變阻器的阻值調(diào)至最大處，即遠(yuǎn)離下端使用的接線柱，下接線柱使用左端，所以滑片移至右端．
C．電流表使用的是0～0.6A的量程，分度值是0.02A，指針正好指在0.2A處；
表格中四次的電阻計(jì)算分別為：
R₁=

U1

I1

=

1.0V

0.20A

=5.0Ω；
R₂=

U2

I2

=

1.3V

0.25A

=5.2Ω；
R₃=

U3

I3

=

2.0V

0.40A

=5.0Ω；
R₄=

U4

I4

=

2.6V

0.50A

=5.2Ω；
電阻的平均值為：
R_平均=

R1+R2+R3+R4

4

=

5.0Ω+5.2Ω+5.0Ω+5.2Ω

4

=5.1Ω．
D．由步驟C表格中實(shí)驗(yàn)序號(hào)1數(shù)據(jù)可計(jì)算出滑動(dòng)變阻器的最大阻值約為R=

U

I

=

3V

0.2A

=15Ω．
當(dāng)用20Ω定值電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，要使其兩端電壓為2.0V，則電路中電流應(yīng)為 I=

U4

R4

=

2V

20Ω

=0.1A．
滑動(dòng)變阻器兩端電壓為 U₄^′=U-U₄=4V-2V=2V．
滑動(dòng)變阻器最大電阻至少為 R′=

U ′ 4

I4

=

2V

0.1A

=20Ω．
而實(shí)驗(yàn)中所用滑動(dòng)變阻器最大阻值為15Ω，小于20Ω．所以當(dāng)用20Ω 定值電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，無(wú)法調(diào)節(jié)電阻兩端電壓為2.0V．
故答案為：
A．如圖．
B．右．
C．0.20；5.1．
D．不能．
說明：由步驟C表格中實(shí)驗(yàn)序號(hào)1數(shù)據(jù)可計(jì)算出滑動(dòng)變阻器的最大阻值約為R=

U

I

=

3V

0.2A

=15Ω．
當(dāng)用20Ω定值電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，要使其兩端電壓為2.0V，則電路中電流應(yīng)為 I=

U4

R4

=

2V

20Ω

=0.1A．
滑動(dòng)變阻器兩端電壓為 U₄^′=U-U₄=4V-2V=2V．
滑動(dòng)變阻器最大電阻至少為 R′=

U ′ 4

I4

=

2V

0.1A

=20Ω．
而實(shí)驗(yàn)中所用滑動(dòng)變阻器最大阻值為15Ω，小于20Ω．所以當(dāng)用20Ω 定值電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，無(wú)法調(diào)節(jié)電阻兩端電壓為2.0V．

點(diǎn)評(píng)：本題易錯(cuò)點(diǎn)是求電阻值時(shí)，不是任何一次數(shù)據(jù)計(jì)算都可以，而是求四次的平均值；本題的難點(diǎn)是最后一次，串聯(lián)電路中按電阻的正比例分配電壓，定值電阻較大時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入的阻值也應(yīng)較大，才能使電阻所占比例一定，即電壓一定．