Question

有一個滑動變阻器在某處發(fā)生了斷路，小宇同學(xué)為了找到發(fā)生斷路的位置設(shè)計了如圖所示的探究實驗．
步驟1：把滑動變阻器分成了間距相等的五段（ab段、bc段、cd段、de段、ef段，其中a、f為變阻器的兩個端點），如圖所示．
步驟2：將電壓恒為6V的電源、電流表、阻值為5Ω的定值電阻R和該滑動變阻器連成如圖所示的電路．
步驟3：閉合開關(guān)，將滑動變阻器的滑片P由下往上滑動，當(dāng)滑片P分別處于a、b、c、d、e、f位置時，把電流表的示數(shù)記錄在下面表格中．

滑片P所處的位置	a	b	c	d	e	f
電流表讀數(shù)/A	1.2	0.6	0.4	0.3	0.6	1.2

請完成下列問題：
（1）電路中R的作用是什么？
（2）根據(jù)觀察，小宇發(fā)現(xiàn)“ab段”“bc段”“ef段”完好，請你結(jié)合表中數(shù)據(jù)，判斷該滑動變阻器的斷路發(fā)生在圖中“cd段”還是“de段”？并說明判定依據(jù)．
（3）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，計算滑動變阻器上每段電阻的阻值．
（4）計算滑片P在斷路點兩側(cè)時，電流表可能的示數(shù)范圍．

Answer 1

【答案】分析：（1）為防止滑動變阻器接入電路的電阻過小，造成電路中電流過大，燒壞電路，故電路中要接R保護電路；
（2）根據(jù)電路圖連接可知，把滑動變阻器分成了間距相等的五段時，各點對應(yīng)的電流應(yīng)相等，結(jié)合表格中數(shù)據(jù)判斷該滑動變阻器的斷路的位置；
（3）當(dāng)滑動變阻器的滑片P位于b點時，根據(jù)表格得出此時對應(yīng)電路中的電流，根據(jù)歐姆定律求出此時電路中的電阻，利用串聯(lián)電路的電阻特點求出每段電阻的阻值；
（4）由（2）可知斷路點的位置，當(dāng)滑片P位于可能出現(xiàn)斷路的最上端時電路中的電流最大，位于最下端時電路中的電流最小，根據(jù)串聯(lián)電路的電阻特點和歐姆定律可知電路中的電流，進一步可知電流表可能的示數(shù)范圍．
解答：解：（1）電路中R的作用是：防止電路短路，燒壞電路；
（2）由電路圖可知，a點與f點、b點與e點對稱且對應(yīng)的電流相等；若cd段斷路，則對應(yīng)的電流應(yīng)相等，
而由表可知兩點的電流并不相等，故可知應(yīng)是de段斷路；
（3）當(dāng)滑動變阻器的滑片P位于b點時，電路中的電流為I=0.6A，
電路中的總電阻為：R_總===10Ω，
滑動變阻器上每段電阻的阻值R=R_總-R=10Ω-5Ω=5Ω；
（4）當(dāng)斷路點在e點時，若滑片P滑在e點下側(cè)，
此時電路中電流I====0.24A；
若滑片P滑在e點上側(cè)，則電流I====0.6A
當(dāng)斷路點在d點時，
若滑片P滑在d點下側(cè)，I====0.3A；
若滑片P在d點上側(cè)，I====0.4A．
故電流的示數(shù)范圍為0.24A～0.6A．
答：（1）電路中R的作用是防止電路短路，燒壞電路；
（2）該滑動變阻器的斷路發(fā)生在圖中“de段”；
（3）滑動變阻器上每段電阻的阻值為5Ω；
（4）電流表可能的示數(shù)范圍0.24A～0.6A．
點評：本題考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律的計算及應(yīng)用，還涉及到電路故障的判斷等，綜合性較強，難度較大，對學(xué)生的能力要求較高．