Question

為探究導體中的電流與電阻的關系，實驗室提供的器材有：電源（電壓恒為6V）、電流表、電壓表、五個定值電阻（阻值分別為6Ω、8Ω、12Ω、16Ω、20Ω）、滑動變阻器（1A 20Ω）、開關、導線若干．
（1）請用筆畫線代替導線，在圖甲中把電路連接完整．

（2）電路連接后，小華將滑動變阻器的觸頭移至最左端，閉合開關時發現電壓表的指針偏轉超過其量程，電流表示數不為零，則他接下來應進行的操作中，最合理的是

 

．
A．立即將滑動變阻器的觸頭移至最右端
B．斷開開關，將電壓表接入電路的量程改為15V
C．斷開開關，檢查定值電阻是否發生斷路
D．斷開開關，檢查滑動變阻器是否發生短路
（3）排除故障后正確操作，當定值電阻阻值為6Ω時，電壓表的示數如圖乙所示，其值為

 

V．若將定值電阻阻值換為8Ω時，則應將滑動變阻器的觸頭向

 

移動，才能完成第二組數據的測量．
（4）測量第三組數據時，小華想換用阻值為20Ω的定值電阻，你認為可行嗎？

 

．
若想完成接下來的實驗，還可換用阻值為

 

的定值電阻．

Answer 1

分析：（1）掌握實物電路的連接，特別是電流表、電壓表和滑動變阻器的接法，特別是電流表、電流表量程和正負接線柱的接法，滑動變阻器要接一上一下；
（2）電流表示數不為零，說明電路中無斷路現象，電壓表的指針偏轉超過其量程，說明電阻兩端的電壓太大，根據各項進行分析；
（3）確定電壓表的量程和分度值，讀出電壓表的示數，根據串分壓的知識判斷電阻增大后，電壓表的示數變化，從而判斷出滑動變阻器阻值的變化；
（4）計算當電阻為20Ω時，計算出滑動變阻器的最大阻值的最小值，便可得出結論．

解答：解：（1）將電流表、滑動變阻器與電阻串聯，使電流從電流表的正接線柱流入，負接線柱流出，滑動變阻器已接了下面一個接線柱，應再接上面一個接線柱，如圖所示：
；
（2）將滑動變阻器的觸頭移至最左端，此時滑動變阻器的阻值應最大，閉合開關時發現電流表示數不為零，則電路中未發生斷路，根據分析，滑動變阻器的最大阻值為20Ω，根據串分壓的知識，當電阻的阻值為20Ω時，電壓表的示數最大，為3V，而電壓表的指針偏轉超過其量程，則可能是滑動變阻器短路造成的；
（3）由圖乙知，電壓表的量程為0～3V，分度值為0.1V，示數為2.4V；
當將6Ω的電阻換為8Ω時，電阻兩端的電壓增大，為保持電壓表的示數不變，則應增大滑動變阻器的阻值，將滑片向左移動；
（4）若換為阻值為20Ω的電阻，則電路中的電流為：I=

U

R

=

2.4V

20Ω

=0.12A
滑動變阻器的阻值為：R_滑=

6V-2.4V

0.12A

=30Ω，而滑動變阻器的最大阻值為20Ω，達不到要求；
當滑動變阻器的阻值最大為20Ω時，電路中的電路I′=

6V-2.4V

20Ω

=0.18A
此時電阻的阻值為R′=

U′

I′

=

2.4V

0.18A

=13.3Ω，可得電阻的阻值不能超過13.3Ω，
所以可換12Ω的電阻．
故答案為：（1）見上圖；（2）D；（3）2.4；左；（4）不行；12Ω．

點評：此題是探究電流與電阻的關系，考查了控制變量法在實驗中的應用及電路故障的分析，實驗中涉及到了有關串分壓的知識及歐姆定律的應用．