Question

有一個(gè)滑動(dòng)變阻器在某處發(fā)生了斷路，小宇同學(xué)為了找到發(fā)生斷路的位置設(shè)計(jì)了如圖所示的探究實(shí)驗(yàn)．
步驟1：把滑動(dòng)變阻器分成了間距相等的五段（ab段、bc段、cd段、de段、ef段，其中a、f為變阻器的兩個(gè)端點(diǎn)），如圖所示．
步驟2：將電壓恒為6V的電源、電流表、阻值為5Ω的定值電阻R₀和該滑動(dòng)變阻器連成如圖所示的電路．
步驟3：閉合開(kāi)關(guān)，將滑動(dòng)變阻器的滑片P由下往上滑動(dòng)，當(dāng)滑片P分別處于a、b、c、d、e、f位置時(shí)，把電流表的示數(shù)記錄在下面表格中．

滑片P所處的位置	a	b	c	d	e	f
電流表讀數(shù)/A	1.2	0.6	0.4	0.3	0.6	1.2

請(qǐng)完成下列問(wèn)題：
（1）電路中R₀的作用是什么？
（2）根據(jù)觀察，小宇發(fā)現(xiàn)“ab段”“bc段”“ef段”完好，請(qǐng)你結(jié)合表中數(shù)據(jù)，判斷該滑動(dòng)變阻器的斷路發(fā)生在圖中“cd段”還是“de段”？并說(shuō)明判定依據(jù)．
（3）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，計(jì)算滑動(dòng)變阻器上每段電阻的阻值．
（4）計(jì)算滑片P在斷路點(diǎn)兩側(cè)時(shí)，電流表可能的示數(shù)范圍．

Answer 1

分析：（1）為防止滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻過(guò)小，造成電路中電流過(guò)大，燒壞電路，故電路中要接R₀保護(hù)電路；
（2）根據(jù)電路圖連接可知，把滑動(dòng)變阻器分成了間距相等的五段時(shí)，各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電流應(yīng)相等，結(jié)合表格中數(shù)據(jù)判斷該滑動(dòng)變阻器的斷路的位置；
（3）當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P位于b點(diǎn)時(shí)，根據(jù)表格得出此時(shí)對(duì)應(yīng)電路中的電流，根據(jù)歐姆定律求出此時(shí)電路中的電阻，利用串聯(lián)電路的電阻特點(diǎn)求出每段電阻的阻值；
（4）由（2）可知斷路點(diǎn)的位置，當(dāng)滑片P位于可能出現(xiàn)斷路的最上端時(shí)電路中的電流最大，位于最下端時(shí)電路中的電流最小，根據(jù)串聯(lián)電路的電阻特點(diǎn)和歐姆定律可知電路中的電流，進(jìn)一步可知電流表可能的示數(shù)范圍．

解答：解：（1）電路中R₀的作用是：防止電路短路，燒壞電路；
（2）由電路圖可知，a點(diǎn)與f點(diǎn)、b點(diǎn)與e點(diǎn)對(duì)稱(chēng)且對(duì)應(yīng)的電流相等；若cd段斷路，則對(duì)應(yīng)的電流應(yīng)相等，
而由表可知兩點(diǎn)的電流并不相等，故可知應(yīng)是de段斷路；
（3）當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P位于b點(diǎn)時(shí)，電路中的電流為I=0.6A，
電路中的總電阻為：R_總=

U

I

=

6V

0.6A

=10Ω，
滑動(dòng)變阻器上每段電阻的阻值R=R_總-R₀=10Ω-5Ω=5Ω；
（4）當(dāng)斷路點(diǎn)在e點(diǎn)時(shí)，若滑片P滑在e點(diǎn)下側(cè)，
此時(shí)電路中電流I=

U

R總

=

U

R0+Re下

=

6V

5Ω+20Ω

=0.24A；
若滑片P滑在e點(diǎn)上側(cè)，則電流I=

U

R總

=

U

R0+Re上

=

6V

5Ω+5Ω

=0.6A
當(dāng)斷路點(diǎn)在d點(diǎn)時(shí)，
若滑片P滑在d點(diǎn)下側(cè)，I=

U

R總

=

U

R0+Rd下

=

6V

5Ω+15Ω

=0.3A；
若滑片P在d點(diǎn)上側(cè)，I=

U

R總

=

U

R0+Rd上

=

6V

5Ω+10Ω

=0.4A．
故電流的示數(shù)范圍為0.24A～0.6A．
答：（1）電路中R₀的作用是防止電路短路，燒壞電路；
（2）該滑動(dòng)變阻器的斷路發(fā)生在圖中“de段”；
（3）滑動(dòng)變阻器上每段電阻的阻值為5Ω；
（4）電流表可能的示數(shù)范圍0.24A～0.6A．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律的計(jì)算及應(yīng)用，還涉及到電路故障的判斷等，綜合性較強(qiáng)，難度較大，對(duì)學(xué)生的能力要求較高．