Question

3．在“探究電流與電阻的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，可用器材：六節(jié)新干電池，阻值分別為5Ω、10Ω、20Ω的電阻各一個(gè)，滑動(dòng)變阻器一個(gè)，電流表、電壓表各一個(gè)，開關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干，電路如圖所示．
（1）按電路圖正確連接電路．閉合開關(guān)前應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片置于右端（選填“左”或“右”）．
（2）將5Ω的電阻接入電路的a、b兩點(diǎn)間，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器當(dāng)電壓表的示數(shù)為3V時(shí)，記錄電流表的示數(shù)．
（3）當(dāng)將10Ω電阻接入電路后，滑片與之前5Ω電阻接入電路時(shí)相比位置更加靠近右端，才能保證電壓表的示數(shù)仍為3V；與5Ω電阻接入電路時(shí)相比，此時(shí)定值電阻和滑動(dòng)變阻器阻值之比不變．
（4）用20Ω電阻替換10Ω電阻接入a、b兩點(diǎn)間，繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)無論怎樣移動(dòng)滑片，電壓表示數(shù)始終不等于3V，此時(shí)電壓表的示數(shù)應(yīng)大于3V．
（5）保證a、b兩點(diǎn)間電壓不變，繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分別采取了以下措施：
①更換滑動(dòng)變阻器，選取的滑動(dòng)變阻器的最大阻值應(yīng)該不小于40Ω．
②降低電源電壓，如果滑動(dòng)變阻器最大阻值是20Ω，則電源電壓的變化范圍是3V～6V．

Answer 1

分析 （1）為保護(hù)電路，閉合開關(guān)前滑片要置于阻值最大處．
（3）探究電流與電阻的關(guān)系應(yīng)控制電阻兩端電壓不變，根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理應(yīng)用串聯(lián)電路特點(diǎn)分析答題．
（4）探究電流與電阻關(guān)系實(shí)驗(yàn)，應(yīng)控制電阻兩端電壓不變．
（5）應(yīng)用串聯(lián)電路特點(diǎn)與歐姆定律分析答題．

解答 解：（1）為保護(hù)電路安全，閉合開關(guān)前應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片置于圖中的右端，使其阻值最大．
（3）探究電流與電阻的關(guān)系實(shí)驗(yàn)，應(yīng)控制電阻兩端電壓保持不變，用10Ω的電阻替換5Ω的電阻接入a、b兩點(diǎn)間，電阻兩端的電壓變大，此時(shí)應(yīng)增大變阻器的阻值，將滑片向右端滑動(dòng)，使電壓表的示數(shù)為3V時(shí)，記錄電流表的示數(shù)．
根據(jù)串分壓的知識(shí)，兩電阻兩端的電壓不變，且U₁：U₂=R₁：R₂，所以電阻之比不變；
（4）用20Ω電阻替換10Ω電阻接入a、b兩點(diǎn)間，要使電壓表的示數(shù)為3V，所需變阻器的阻值更大，無論怎樣移動(dòng)滑片，電壓表示數(shù)始終不等于3V，可能是因?yàn)樽冏杵鞯淖柚挡粔虼螅�此時(shí)電阻兩端的電壓大于3V；
（5）①電源電壓為1.5V×6=9V，定值電阻兩端電壓為3V，則滑動(dòng)變阻器分壓為9V-3V=6V，滑動(dòng)變阻器兩端電壓是定值電阻兩端電壓的2倍，由串聯(lián)電路特點(diǎn)可知，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值是定值電阻阻值的2倍，定值電阻阻值為20Ω時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值應(yīng)為40Ω；
②由題意知，電源的最小阻值為3V；
滑動(dòng)變阻器阻值為20Ω，定值電阻的阻值也為20Ω，所以兩電阻兩端的電壓相等，因此電源電壓最大為：U=3V+3V=6V；
可知電源的電壓范圍為3V～6V．
故答案為：（1）右；（3）右；不變；（4）大于；（5）40；3V～6V．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、電路故障分析、求電阻阻值、實(shí)驗(yàn)操作等問題，實(shí)驗(yàn)應(yīng)用了控制變量法，應(yīng)用控制變量法、串聯(lián)電路特點(diǎn)即可解題；熟練靈活應(yīng)用控制變量法是正確解題的關(guān)鍵．