Question

3．小明利用如圖所示的電路探究電流跟電阻的關系．已知電源電壓為6V且保持不變，實驗用到的電阻阻值分別為5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω．

（1）請根據圖甲將圖乙所示的實物電路連接完整（導線不允許交叉）；
（2）連好電路閉合開關，發現電流表示數較大、電壓表示數為零，則電路故障原因可能是B；
A．電壓表的量程選大了　　　　　　B．電阻R發生了短路
C．滑動變阻器發生了斷路　　　　　D．滑動變阻器發生了短路
（3）上述實驗中，小明用5Ω的電阻做完實驗后，斷開開關，然后將10Ω的電阻接入電路，閉合開關，將滑片滑至最左端，閉合開關，移動滑片，使電壓表示數為2.5V時，讀出電流表的示數；
（4）此實驗為完成整個過程，應該選取最大阻值不小于35Ω的滑動變阻器．

Answer 1

分析 （1）電壓表并聯在定值電阻兩端，要注意正負接線柱的連接，滑動變阻器按一上一下的原則串聯在電路中；
（2）根據電流表有無示數判斷電路中是否出現了斷路，根據電壓表有無示數判斷哪兒發生了短路；
（3）將5Ω的電阻更換為10Ω的電阻接入電路后，應增大滑動變阻器接入電路中的電阻，使電壓表的示數達到原來的示數不變；
（4）由圖丙找出實驗時電路的最小電流，由串聯電路的特點及歐姆定律求出此時滑動變阻器接入電路的阻值，據此確定滑動變阻器的最大阻值．

解答 解：（1）電壓表的負接線柱與定值電阻的右接線柱相連，滑動變阻器的任意上方接線柱與定值電阻的右接線柱相連，如下圖所示：

（2）連好電路閉合開關，發現電流表示數較大，說明電路中某處發生了短路，又因為電壓表無示數，說明與電壓表并聯的電阻R發生了短路，故選B；
（3）由圖丙知，當R=5Ω時，電流為0.5A，所以電阻兩端的電壓U=IR=0.5A×5Ω=2.5V，在整個過程中，R兩端的電壓保持2.5V不變；
將5Ω的電阻更換為10Ω的電阻接入電路后，應增大滑動變阻器接入電路中的電阻，減小電路中的電流，使電壓的示數達到2.5V；
（4）根據串聯分壓的知識，當電阻R=25Ω時，滑動變阻器的阻值最大，由圖象知，此時電路中的電流為0.1A；
此時電路中的總電阻為R_總=$\frac{{U}_{總}}{I}$=$\frac{6V}{0.1A}$═60Ω；
所以R_滑=R_總-R=60Ω-25Ω=35Ω．
故答案為：（1）如上圖； （2）B； （3）2.5； （4）35．

點評 此題是探究電流跟電阻的關系實驗，需使電阻兩端的電壓不變，考查了對圖象的分析，同時涉及到了串聯電路電流、電壓的關系，及歐姆定律的變形應用．