Question

6．下面是某小組探究通過導體電流與導體電阻關(guān)系的實驗，實驗中所用的定值電阻分別是5Ω、10Ω、15Ω、20Ω，滑動變阻器有兩種：“20Ω 2A”和“50Ω 1A”，電源電壓為4.5V，請回答下列問題．

（1）請在圖甲中用筆畫線代替導線將電路連接完整，要求：實驗中如果將滑片從右向左移動，電流表示數(shù)變大；
（2）正確連接電路后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電壓表有示數(shù)，電流表沒有示數(shù)，發(fā)生這種故障的原因可能是定值電阻斷路（已知電流表完好）；
（3）排除故障后，在某次測量中，把5Ω的定值電阻連入電路時，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電壓表的示數(shù)為1.5V，此時電流表的示數(shù)如圖乙，則流過電源的電流為0.3A，此時定值電阻的電功率是0.45W；
（4）接著把5Ω電阻換成10Ω的電阻，應(yīng)該向右（選填“左”、“右”）移動滑動變阻器的滑動觸頭，使電壓表的示數(shù)為1.5V，再記下電流值．
（5）為了讓所提供的4個定值電阻在實驗中都能用上，應(yīng)該選擇規(guī)格為“50Ω 1A”的滑動變阻器．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗中滑片從右向左移動，電流表示數(shù)變大，確定變阻器的連接方式；
（2）發(fā)現(xiàn)電壓表有示數(shù)，說明電壓表與電源連通，電流表沒有示數(shù)，說明電路斷路或電路的總電阻很大，據(jù)此判斷；
（3）認清電流表小量程的分度值讀數(shù)，根據(jù)P=UI求電功率；
（4）根據(jù)分壓原理，確定滑片移動的方向；
（5）當定值電阻為20Ω時，根據(jù)分壓原理求出變阻器連入電路中的最小阻值確定變阻器的規(guī)格．

解答 解：（1）將滑片從右向左移動，變阻器連入電路中的電阻減小，故變阻器滑片以右電阻絲連入電路，如右圖所示；
（2）閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電壓表有示數(shù)，說明電壓表與電源連通，電流表沒有示數(shù)，說明電路斷路或電路的總電阻很大，所以，發(fā)生這種故障的原因可能是定值電阻斷路而導致電壓表串聯(lián)在電路中；
（3）電流表小量程的分度值為0.02A，示數(shù)為0.3A，此時定值電阻的電功率P=UI=1.5×0.3A=0.45W；
（4）研究電流與電阻的關(guān)系時，要保持定值電阻兩端的電壓不變，當5Ω電阻換成10Ω的電阻后，根據(jù)分壓原理，定值電阻分得的電壓增大，要保持定值電阻兩端的電壓不變，變阻器要分去更多的電壓，所以應(yīng)增大變阻器連入電路中的電阻，滑片向右移動，使電壓表示數(shù)為1.5V；
（5）當電路中接入20Ω電阻時，要保持電壓表示數(shù)為1.5V不變，變阻器要分去4.5V-1，5V=3V的電壓，根據(jù)分壓原理，變阻器的阻值至少為$\frac{3}{1.5}$×20Ω=40Ω．為了讓所提供的4個定值電阻在實驗中都能用上，應(yīng)選用“50Ω 1A”的變阻．
故答案為：（1）如上圖所示；
（2）定值電阻斷路；
（3）0.3；  0.45；
（4）右；   1.5；
（5）“50Ω 1A”．

點評 本題探究通過導體電流與導體電阻關(guān)系，考查電路的連接、常見故障的分析判斷、器材的選擇、實驗的操作過程、控制變量法等知識，是中考的熱點問題．