Question

2．如圖是小麗在做“探究電流與電壓和電阻的關(guān)系”的實驗電路圖
（1）用筆線代替導(dǎo)線，根據(jù)電路圖將丙圖中的電壓表正確連入電路．
（2）在某次測量中，電流表的示數(shù)如圖乙所示，電流為0.3A．
（3）在探究“電流與電壓的關(guān)系”時．
①選擇的研究對象是定值電阻R而不是小燈泡，理由是：小燈泡的電阻隨溫度的變化而變化；
②這一實驗過程中，滑動變阻器的作用是：改變定值電阻的電壓和通過的電流，實現(xiàn)多次測量目的．
（4）在探究“電流與電阻的關(guān)系”時，所選定值電阻R的阻值分別為5Ω、10Ω和20Ω，并按下列步驟進(jìn)行實驗：
①將5Ω的電阻接入電路，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電壓表的示數(shù)為3V，記下電流表的示數(shù)I₁，斷開開關(guān)S；
②用10Ω的電阻替換5Ω的電阻接入電路，閉合開關(guān)S，移動變阻器的滑片，使電壓表示數(shù)為3V（填實驗操作步驟），記下電流表的示數(shù)I₂，斷開開關(guān)S；
③用20Ω的電阻替換10Ω的電阻接入電路，閉合開關(guān)S，當(dāng)滑動變阻器接入電路的阻值最大時，電壓表的示數(shù)大于3V，實驗無法進(jìn)行下去．請寫出一種解決問題的方法：換用阻值較大的滑動變阻器（或減小電源電壓）．
（5）實驗過程中，如果出現(xiàn)了電流表示數(shù)為0，電壓表示數(shù)接近6V，電路發(fā)生的故障可能是電阻斷路．

Answer 1

分析 （1）由題中（4）的條件確定電壓表選用的量程與燈并聯(lián)；
（2）根據(jù)圖乙電流表小量程讀數(shù)；
（3）①探究電流與電壓的關(guān)系時，要控制電阻大小不變；
②為得出普遍性的結(jié)論，要多次測量；
（4）②在探究電流與電阻的關(guān)系時，要控制不同電阻兩端的電壓不變；
③根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律求出變阻器分得的電壓，
根據(jù)分壓原理，當(dāng)定值電阻R變大時，變阻器連入電路的電阻也應(yīng)變大，據(jù)此分析；
（5）若電流表示數(shù)為0，說明電路可能斷路；電壓表示數(shù)接近6V，說明電壓表與電源連通，則與電壓表并聯(lián)的支路以外的電路是完好的，則與電壓表并聯(lián)的電阻斷路了．

解答 解：（1）由題中（4）的條件：電壓表的示數(shù)大于3V，電壓表選用大量程與燈并聯(lián)，如下所示：

（2）圖乙中電流表選用小量程，分度值為0.02A，示數(shù)為0.3A；
（3）①探究電流與電壓的關(guān)系時，要控制電阻大小不變，而小燈泡的電阻隨溫度的變化而變化，不是一個定值，故選擇的研究對象是定值電阻R而不是小燈泡；
②在探究“電流與電壓的關(guān)系”時，要控制電阻大小不變，為得出普遍性的結(jié)論，要多次測量，故電壓表示數(shù)不變，故滑動變阻器的作用是：改變定值電阻的電壓和通過的電流，實現(xiàn)多次測量目的；
（4）②在探究電流與電阻的關(guān)系時，要控制不同電阻兩端的電壓不變，用10Ω的電阻替換5Ω的電阻接入電路，閉合開關(guān)S，根據(jù)分壓原理，電壓表的示數(shù)變大，為保持電壓表示數(shù)不變，應(yīng)調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電壓表的示數(shù)仍為3V，記下電流表的示數(shù)I₁，斷開開關(guān)S；
③設(shè)電源電壓為U，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，變阻器分得的電壓U_滑=U-3V，
根據(jù)分壓原理可得：
$\frac{U-3V}{3V}$=$\frac{R′}{R}$，即$\frac{U}{3V}$-1=$\frac{R′}{R}$，
由此式可知，因電源電壓U不變，故等式左邊為一定值，當(dāng)定值電阻R變大時，變阻器連入電路的電阻也應(yīng)變大；當(dāng)滑動變阻器接入電路的阻值最大時，電壓表的示數(shù)大于3V，是因為變阻器的最大阻值太小的原因，故應(yīng)換用阻值較大的滑動變阻器（或減小電源電壓）；
（5）經(jīng)分析，實驗過程中，如果出現(xiàn)了電流表示數(shù)為0，電壓表示數(shù)接近6V，電路發(fā)生的故障可能是：電阻斷路了．
故答案為：（1）如上所示；
（2）0.3；
（3）①小燈泡的電阻隨溫度的變化而變化；②改變定值電阻的電壓和通過的電流，實現(xiàn)多次測量目的；
（4）②移動變阻器的滑片，使電壓表示數(shù)為3V；③換用阻值較大的滑動變阻器（或減小電源電壓）；
（5）電阻斷路．

點評 本題探究電流與電壓和電阻的關(guān)系，考查電路的連接、電流表讀數(shù)、影響電阻大小的因素、控制變量法、變阻器的作用及對器材的要求和故障分析．