Question

10．如圖甲所示的電路圖，研究通過導體的電流與導體電阻的關系，電源電壓恒為3V，電流表量程是0〜0.6A，R是電阻箱，R′是規格為“20Ω 2A”的滑動變阻器．
（1）按圖甲連接好電路后，閉合開關S之前，應將滑動變阻器R′的滑片滑到b端（選填“a”或“b”）．開始實驗時，發現電流表和電壓表都有示數，無論怎樣調節滑動變阻器的滑片，電壓表和電流表示數均不變，請你分析電路發生的故障可能是變阻器同時接了上面兩個接線柱．（回答一種即可）
（2）排除故障之后，改變電阻箱的阻值，再調節滑動變阻器的滑片，使電壓表示數保持不變，記下電阻箱的阻值與對應的電流表示數描在乙圖中，根據所描點對應的數據可知，電壓表示示數為2V．該同學在操作中將電阻箱的阻值由10Ω調為如丙圖所示的示數，此時電阻箱的讀數為5Ω，為了保持上述電壓表的示數不變，應該將滑動變阻器的滑片向a端（選填“a”或“b”）滑動到適當的位置，此時滑動變阻器接入電路中的阻值應為2.5Ω．

Answer 1

分析 （1）為保護電路，在閉合開關前，應將滑片移至最大阻值處；無論怎么調節變阻器，電壓表和電流表示數不變，說明變阻器不起作用，接法錯誤；
（2）根據所描點對應的電流和電阻值，根據U=IR來計算電壓值；用各指針所指的示數乘以下面的倍數，然后將所有的數值相加，即為該電阻箱的讀數；電阻變小，兩端電壓變小，為保持電阻兩端的電壓不變，用減小變阻器的阻值；根據串聯電路的特點及歐姆定律計算出變阻器的阻值．

解答 解：（1）由圖知，在閉合開關前，應將滑片移至b端，使其阻值最大；
電流表和電壓表都有示數，說明未發生斷路或短路現象，無論怎樣調節滑動變阻器的滑片，電壓表和電流表示數均不變，說明變阻器不起作用，可能同時接了上面或下面兩個接線柱；
（2）由圖象知，當R=5Ω時，電流I=0.4A，可知電阻兩端的電壓U=IR=0.4A×5Ω=2V；
由圖丙知，電阻箱的阻值為0×100Ω+0×10Ω+5×1Ω+0×0.1Ω=5Ω；
電阻值由10Ω換為5Ω，電壓表的示數將變小，為保持電壓表的示數不變，應減小變阻器的阻值，故將滑片向a端滑動；
變阻器兩端的電壓U_滑=3V-2V=1V，所以變阻器的阻值R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{1V}{0.4A}$=2.5Ω．
故答案為：（1）b；變阻器同時接了上面兩個接線柱；（2）2；5；a；2.5．

點評 本題是研究通過導體的電流與電阻的關系實驗，考查了滑動變阻器的應用、電路故障的分析、電阻箱的讀數、歐姆定律在串聯電路中的應用，考查全面，能夠從圖象中確定電阻兩端的電壓是關鍵．