Question

【題目】東東同學(xué)學(xué)習(xí)了電學(xué)知識(shí)以后，選用三節(jié)新的干電池作為電源，并設(shè)計(jì)了如下的電學(xué)實(shí)驗(yàn)。

(1)探究導(dǎo)體中電流與導(dǎo)體電阻的關(guān)系。選用的定值電阻的阻止分別是5Ω、10Ω、15Ω、20Ω。

①按照甲圖所示的電路圖，把乙實(shí)物電路補(bǔ)充完整，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向左滑動(dòng)時(shí)，電流表示數(shù)增大（________________）

②閉合開(kāi)關(guān)后，東東發(fā)現(xiàn)電流表沒(méi)有示數(shù)，電壓表有示數(shù)，電路中出現(xiàn)的故障可能是_____。

③東東排除故障后，把5Ω的電阻接入電路，閉合開(kāi)關(guān)，適當(dāng)調(diào)節(jié)滑片的位置，電流表的示數(shù)如圖丙所示，其示數(shù)為_____A。

④斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，把5Ω的電阻換成10Ω的電阻，再次閉合開(kāi)關(guān)后，滑片應(yīng)向______填“左”或“右”)端移動(dòng)。

⑤在此實(shí)驗(yàn)中，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值范圍是_____。

(2)東東同學(xué)在電源電壓未知，缺少電流表的情況下，設(shè)計(jì)了如圖丁所示的電路圖 (R0阻值已知)，來(lái)測(cè)量未知電阻Rx的阻值。

①閉合S、S1，斷開(kāi)S2，適當(dāng)調(diào)節(jié)滑片的位置，電壓表示數(shù)為U1。

②閉合S、S2，斷開(kāi)S1，滑動(dòng)變阻器滑片的位置保持不變，電壓表示數(shù)為U2。

③未知電阻的阻值Rx＝_____(用字母表示)。

Answer 1

【答案】 電阻斷路（或電流表短路） 0.4； 右 6.25Ω﹣25Ω

【解析】

(1)①[1]滑動(dòng)變阻器的滑片向左滑動(dòng)時(shí)，電流表示數(shù)增大，即電阻變小，故變阻器左下接線柱連入電路中，如下所示：

②[2]閉合開(kāi)關(guān)后，東東發(fā)現(xiàn)電流表沒(méi)有示數(shù)，電壓表有示數(shù)，電路中出現(xiàn)的故障可能是電阻斷路（或電流表短路）；

③[3]東東排除故障后，把5Ω的電阻接入電路，閉合開(kāi)關(guān)，適當(dāng)調(diào)節(jié)滑片的位置，由圖丙知道，電流表選用小量程，分度值為0.02A，其示數(shù)為0.2A；

④[4]由串聯(lián)分壓原理知道，將定值電阻由5Ω改接成10Ω的電阻，電阻增大，其分得的電壓增大；探究電流與電阻的實(shí)驗(yàn)中應(yīng)控制電壓不變，即應(yīng)保持電阻兩端的電壓不變，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律知道，應(yīng)增大滑動(dòng)變阻器分得的電壓，即應(yīng)增大滑動(dòng)變阻器連入電路中的電阻，所以，滑片應(yīng)向右端移動(dòng)；

⑤[5]當(dāng)電阻5Ω的電阻接入電路，最大電流為0.4A，由串聯(lián)電阻的規(guī)律和歐姆定律知道，變阻器連入電路的最小電阻是：

；

根據(jù)串聯(lián)電路的規(guī)律及分壓強(qiáng)原理知道：

,

即

解得：R滑大＝25Ω；即在此實(shí)驗(yàn)中，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值范圍是6.25Ω﹣25Ω；

(2)[6]在步驟①中，電壓表測(cè)待測(cè)電阻和定值電阻的總電壓，在步驟②中，電壓表定值電阻的總電壓，因此時(shí)各電阻的大小和電壓不變，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，待測(cè)電阻的電壓為U1﹣U2，由分壓原理知道：

，

所以，未知電阻的阻值是：

。