Question

3．在“探究一定電壓下，電流與電阻的關(guān)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、電壓表各一個，開關(guān)一個，四個定值電阻（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω），滑動變阻器，導(dǎo)線若干，實驗中控制電阻R兩端的電壓為2V不變．

（1）請根據(jù)圖甲的電路圖用筆畫線將圖乙實物圖連接完整．
（2）為完成整個實驗，應(yīng)該選取最大阻值不小于25Ω的滑動變阻器．
（3）連好電路閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)無論怎樣移動滑動變阻器的滑片，電壓表有示數(shù)，電流表沒有示數(shù)，則故障可能是R斷路．
（4）實驗中將定值電阻R的阻值由5Ω依次更換為10Ω、15Ω、20Ω，為使電壓表的示數(shù)不變，則每次閉合開關(guān)后都應(yīng)該將滑動變阻器的滑片P依次向F（選填“E”或“F”）端移動．
（5）實驗中變阻器滑片的作用是：保護(hù)電路、改變電阻兩端的電壓．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電路圖連接實物，注意導(dǎo)線不要交叉和電表量程選擇適當(dāng)；
（2）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(lián)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；
（3）連好電路閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電壓表有示數(shù)，電流表無示數(shù)，則故障可能是電阻發(fā)生斷路；
（4）根據(jù)串分壓的知識，先判斷出改接后電壓表的示數(shù)變化，然后判斷滑片的移動方向；
（5）在研究導(dǎo)體中的電流與電壓的關(guān)系時，要保持導(dǎo)體的電阻不變，利用滑動變阻器來改變導(dǎo)體兩端的電壓．

解答 解：（1）由于當(dāng)5Ω的電阻接入電路時，電路電流最大為I_最大=$\frac{{U}_{R}}{{R}_{1}}$=$\frac{2V}{5Ω}$=0.4A，故電流表量程選0.6A，則根據(jù)電路圖，連接實物電路，如圖所示：

（2）當(dāng)20Ω的電阻接入電路時，電路電流I=$\frac{{U}_{R}}{R}$=$\frac{2V}{20Ω}$=0.1A，
此時由于電壓表的示數(shù)不變，則滑動變阻器兩端電壓U_滑=U-U_R=4.5V-2V=2.5V，
滑動變阻器接入電路的阻值R_最大=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{2.5V}{0.1A}$=25Ω，則應(yīng)選規(guī)格為“25Ω  1A”的滑動變阻器；
（3）連好電路閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電壓表有示數(shù)，電流表無示數(shù)，則故障可能是電阻發(fā)生斷路；
（4）改接10Ω的電阻后，電壓表的示數(shù)變大，則應(yīng)增大滑動變阻器的阻值，將滑片向右端即F端滑動，使電壓表的示數(shù)保持2.5V不變；
（5）該實驗中滑動變阻器的作用是：保護(hù)電路、改變電阻兩端的電壓．
故答案為：
（1）如上圖所示；
（2）25；
（3）R斷路；
（4）F；
（5）保護(hù)電路、改變電阻兩端的電壓．

點評 解決本題的關(guān)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(jù)控制變量法設(shè)計實驗和分析實驗數(shù)據(jù)得出結(jié)論．