Question

1．小亮同學用如圖甲所示的電路來驗證“電流與電阻的關系”，所用的器材有：電壓恒為3伏的電源，阻值為5歐、10歐20歐的定值電阻各一只，“15歐1安”的滑動變阻器一只，學生用電流表、電壓表各一只，開關和導線若干．

（1）請根據電路圖把乙實物圖連接完整；
小亮打算每次實驗時，通過調節滑動變阻器，使定值電阻R兩端的電壓恒為1.5伏，具體步驟如下：
①先將R為5歐的電阻接入電路中進行實驗，讀取電流表示數；
②再將10歐的電阻替換5歐的電阻接入電路中進行實驗，讀取電流表示數；
③最后用20歐的電阻替換10歐的電阻接入電路中進行實驗．
（2）如圖丙所示是其中的一次實驗，電流表的示數為0.3A．
（3）當他用20歐的電阻替換10歐的電阻接入電路時，發現無論如何調節滑動變阻器都無法使電阻R的電壓為1.5V，經檢查電路連接無誤，且元件完好，其原因是滑動變阻器的最大阻值過小．

Answer 1

分析 （1）電源電壓為3V，電壓表表選用小量程，并聯在定值電阻兩端；電流表與定值電阻串聯；
（2）根據電流表小量程讀數；
（3）根據串聯電路電壓的特點結合分壓原理確定變阻器的最大阻值至少為多少．

解答 解：（1）根據電路圖連接實物圖，電表均選用小量程，電壓表與定值電阻并聯，電流表與定值電阻串聯，如下圖所示：

（2）圖丙中電流表小量程分度值為0.02A，示數為0.3A；
（3）驗證“電流與電阻的關系”時，要控制電壓表示數不變，當電壓表示數為1.5V時，根據串聯電路電壓的特點，變阻器分得的電壓為3V-1.5V=1.5V，因變阻器分得電壓與定值電阻的電壓相等，根據分壓原理，變阻器連入電路中的阻值等于定值電阻的大小20Ω，即滑動變阻器的最大阻值至少為20Ω，而現有的變阻器的最大阻值只有15Ω，無法滿足這個要求，所以，無論如何調節滑動變阻器都無法使電阻R的電壓為1.5V．
故答案為：（1）如上圖所示；
（2）0.3A；
（3）滑動變阻器的最大阻值過小．

點評 本題驗證“電流與電阻的關系”，考查電路的連接、電流表的讀數、實驗中對器材的要求及控制變量法的應用等知識，屬于中等難度的題目．