Question

14．圖甲是某同學“探究電流與電阻的關系”的實驗電路，所用的電源電壓恒為6V．
 
（1）請根據圖甲將圖乙中的實物電路連接完整（導線不允許交叉）．
（2）實驗過程中，某同學發現電流表示數為0，電壓表示數接近6V，電路發生的故障可能是電阻R斷路．
（3）如表是該同學排除故障后正確進行實驗記錄的數據．實驗中，他所選擇的變阻器規格是50Ω 2A（選填“10Ω0.5A”“20Ω1A”或“50Ω2A”）．第4次實驗中選用的定值電阻R的阻值為20Ω．

實驗次數	1	2	3	4
R/Ω	5	10	15
I/A	0.40	0.20	0.13	0.10

Answer 1

分析 （1）本實驗中變阻器、定值電阻、電流表串聯，電壓表測定值電阻兩端電壓；
（2）電流表示數為0，說明電路斷路，電壓表示數接近電源電壓，說明電壓表并聯部分發生了斷路；
（3）探究電流與電阻的關系的實驗中，應控制電壓不變，電路中電流最小時，變阻器連入阻值最大，由此判斷變阻器規格；
由I=$\frac{U}{R}$計算第4次實驗中選用的定值電阻R的阻值．

解答 解：（1）由電路圖可知，定值電阻與滑動變阻器串聯，且變阻器選擇右下接線柱，同時電壓表測定值電阻兩端電壓，如圖所示．

（2）實驗過程中，發現電流表示數為0，說明電路中有斷路故障；電壓表示數接近6V，說明電壓表并聯部分發生了斷路，即電路發生的故障可能是電阻R斷路；
（3）探究電流與電阻的關系的實驗中，應控制電阻R兩端的電壓不變，
根據I=$\frac{U}{R}$，由表格中第一次實驗數據可知，定值電阻兩端電壓U_R=I₁R₁=0.40A×5Ω=2V，
所以滑動變阻器兩端電壓：U_滑=U-U_R=6V-2V=4V，
由表格數據可知，第4次實驗中電路中電流最小為0.10A時，此時變阻器連入的阻值最大，
則滑動變阻器的最大阻值至少為R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{4}}$=$\frac{4V}{0.1A}$=40Ω，所以應選擇“50Ω 2A”的滑動變阻器；
此時選用的定值電阻：R₄=$\frac{{U}_{R}}{{I}_{4}}$=$\frac{2V}{0.1A}$=20Ω．
故答案為：（1）如上圖所示；（2）電阻R斷路；（3）50Ω 2A；20．

點評 本題是探究電流與電阻關系的實驗，考查了電路故障的判斷、串聯電路特點和歐姆定律的應用，明確探究電流與電阻的關系的實驗中，應控制電壓不變是關鍵．