Question

18．在“探究一定電壓下，電流與電阻的關系”的實驗中，老師提供的實驗器材有：電源（電壓恒為4.5V），電流表、電壓表、開關各一個，三個定值電阻（5Ω、10Ω、20Ω），兩只滑動變阻器（規格分別“10Ω 2A”、“20Ω 1A”），導線若干．
（1）請根據圖甲電路圖用筆畫線將圖乙實物圖連接完整；

（2）按圖乙連接好電路，閉合開關前，變阻器的滑片P應調至最D（C/D）端；
（3）連好電路閉合開關，發現電壓表無示數，電流表有示數，則故障可能為R短路（R短路/R斷路）；
（4）排除故障后，小明在a、b間先接入5Ω的電阻，閉合開關，移動滑片P，使表示數2.5V，并記下相應的電流值；再改接10Ω的電阻，此時滑片P應向D（C/D）端移動，
（5）小明為完成實驗，選用了四個定值電阻，他應選擇的滑動變阻器規格是“20Ω 1A”．

Answer 1

分析 （1）根據電路圖連接實物，注意導線不要交叉和電表量程選擇適當；
（2）連接滑動變阻器時，在閉合開關前，使滑動變阻器處于阻值最大處，根據連接確定滑片的移動方向；
（3）連好電路閉合開關，發現電壓表無示數，電流表有示數，則故障可能是電阻發生短路或電壓表斷路；
（4）根據串分壓的知識，先判斷出改接后電壓表的示數變化，然后判斷滑片的移動方向；
（5）探究電流與電阻的關系，應控制電阻兩端電壓保持不變，更換電阻后要移到滑片，使電壓表示數保持不變；
由歐姆定律求出最大阻值的滑動變阻器接入電路時的電路電流，然后由串聯電路特點及歐姆定律求出此時滑動變阻器接入電路的阻值，然后選擇滑動變阻器．

解答 解：（1）由圖知，電壓表選擇的量程為0～3V，則定值電阻兩端的最大電壓為3V，所以電阻中的最大電流為：I=$\frac{U}{{R}_{小}}$=$\frac{3V}{5Ω}$=0.6A，故電流表可選擇0～0.6A的量程，根據電路圖，連接實物電路，如圖所示：

（2）連接滑動變阻器時，在閉合開關前，使滑動變阻器處于阻值最大處，根據乙圖可知滑片應該移動到右端，即D端；
（3）連好電路閉合開關，發現電壓表無示數，電流表有示數，則故障可能是電阻發生短路或電壓表斷路；
（4）將5Ω電阻改接為10Ω的電阻后，根據串聯分壓的知識可知，電壓表的示數變大，要保持電阻兩端的電壓不變（即電阻兩端電壓減小為原來的電壓值），則應增大滑動變阻器的電壓，應增大滑動變阻器的阻值，所以應將將滑片向右端（即D端）滑動，使電壓表的示數保持2.5V不變；
（5）當把20Ω的電阻接入電路時，電路中的電流I=$\frac{{U}_{R}}{R}$=$\frac{2.5V}{20Ω}$=0.125A，
此時滑動變阻器兩端電壓U_滑=U-U_R=4.5V-2.5V=2V，
滑動變阻器接入電路的阻值R=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{2V}{0.125A}$=16Ω＞10Ω，
所以應選規格為“20Ω  1A”的滑動變阻器．
故答案為：
（1）如上圖所示；（2）D；（3）R短路；（4）D；使電壓表示數為2.5V不變；（5）“20Ω  1A”．

點評 解答本題的關鍵：一是知道滑動變阻器在本實驗中的作用和使用，二是會根據控制變量法設計實驗和分析實驗數據得出結論．