Question

18．小華同學為了探究“電流與電阻的關系”，設計了圖甲的實驗電路，她在學校實驗室找來了如下一些實驗器材：電壓恒為3V的電源，電流表、電壓表各一只，一個開關，阻值分別為10Ω、20Ω、50Ω的定值電阻各一個，滑動變阻器上標有“20Ω 1A”字樣，導線若干．
（1）請你用筆畫線代替導線，將圖乙的實物圖接完整．

（2）小華先把10Ω的電阻接入電路，移動滑動變阻器滑片，使電壓表示數為2V，讀出電流表示數后，斷開開關，她直接拆下10Ω的電阻，改換成阻值為20Ω的電阻繼續做實驗，閉合開關，她應將變阻器滑片向右端（選填“左”或“右”）移動，移動滑動變阻器滑片的同時，眼睛應注視C（選填字母）．
A．開關   B．電流表示數   C．電壓表示數   D．滑動變阻器滑片
（3）當小華改用50Ω的電阻繼續實驗時，發現無論怎樣移動滑動變阻器滑片，都無法使電壓表示數達到實驗要求的值，你認為“電壓表示數無法達到實驗要求的值”的原因可能是C．
A．滑動變阻器最大阻值太大   B．電壓表量程選小了   C．滑動變阻器最大阻值太小   D．滑動變阻器燒壞了．

Answer 1

分析 （1）根據電源的電壓確定電壓表的量程，且與電阻R并聯，滑動變阻器按一上一下的原則串聯在電路中；
（2）探究電流與電阻的關系時應控制電阻兩端的電壓不變，即電壓表的示數不變，用10Ω的電阻改換成20Ω的電阻時，根據串聯電路的分壓特點可知電阻兩端的電壓變化，根據歐姆定律可知電壓表示數不變時電路中電流的變化，進一步可知滑動變阻器阻值的變化和滑片移動的方向；
（3）根據滑動變阻器的最大阻值與定值電阻阻值間的關系，由串聯電路的分壓原理分析電壓表不能達到要求的原因．

解答 解：（1）已知電源電壓恒為3V，則電壓表的量程為0～3V，且與R并聯；
滑動變阻器的任意上方接線柱與電流表的負接線柱相連，如下圖所示：

（2）探究電流與電阻的關系時，應控制電阻兩端的電壓不變，即題中電壓表的示數為2V不變，
由串聯電路的分壓特點可知，用10Ω的電阻改換成20Ω的電阻時，定值電阻R兩端分得的電壓變大，
要使電壓表的示數不變，應減小電路中的電流，即滑片向右端移動，增大接入電路中的電阻，直至眼睛觀察到電壓表的示數為2.5V為止；
（3）當改用50Ω的電阻時，若電壓表示數仍然為2V，則電路中的電流I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2V}{50Ω}$=0.04A，
滑動變阻器接入電路的阻值應該為：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3V-2V}{0.04A}$=25Ω＞20Ω，
由于滑動變阻器的最大阻值太小，所以無法使電壓表的示數達到實驗要求的值，故選C．
故答案為：（1）如上圖所示；（2）右；C；（3）C．

點評 本題考查了電路的連接和串聯電路的特點以及歐姆定律的應用等，知道實驗中控制變量法的應用和電壓表量程的選擇是關鍵．