Question

【題目】欣欣利用如圖甲所示的電路，探究通過“導(dǎo)體的電流跟電阻的關(guān)系”。 實(shí)驗(yàn)器材：電源（電壓恒為 4.5V），電流表、電壓表各一只，開關(guān)，三個(gè)定值電阻（5Ω、10Ω、15Ω），兩只滑動(dòng)變阻器（甲“10Ω 2A”、乙“20Ω 1A”），導(dǎo)線若干。

(1)用筆畫線代替導(dǎo)線完成圖甲電路的連接；

（___________）

(2)實(shí)驗(yàn)中欣欣發(fā)現(xiàn)，無論怎樣移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，兩電表的指針始終處于圖乙所示的狀態(tài)，則電路故障可能是_______；

(3)排除故障后，多次改變 R 的阻值，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出如圖丙所示的 I-R 圖像，得 到的結(jié)論是_______ ；

(4)在上述實(shí)驗(yàn)中，欣欣用 10Ω的電阻替換5Ω的電阻，為了完成實(shí)驗(yàn)，他應(yīng)該將滑 動(dòng)變阻器的滑片向 ______ 端移動(dòng)（選填“A”或“B”），使電壓表示數(shù)為______________V；

(5)當(dāng)欣欣改用 15Ω的電阻繼續(xù)實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)無論怎樣移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，都無法使電壓表的示數(shù)達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求的值，則欣欣選用的滑動(dòng)變阻器的規(guī)格是______（選填“甲”或“乙”），如果串一個(gè)定值電阻就能完成實(shí)驗(yàn)，那么這個(gè)定值電阻的范圍是________；

(6)除了更換滑動(dòng)變阻器的方案以外，欣欣想到原有器材不變，調(diào)整定值電阻兩端的 電壓也可以完成實(shí)驗(yàn)，他應(yīng)控制定值電阻兩端的電壓范圍是________。

Answer 1

【答案】 定值電阻斷路 在電壓不變時(shí)，通過導(dǎo)體的電流與電阻成反比 A 2.5 甲 2~12Ω 2.7V3V

【解析】

(1)[1]將電壓表并聯(lián)在定值電阻的兩端，如圖所示；

(2)[2]乙圖中，左表為電壓表，示數(shù)滿偏，說明電壓表與電源連通；右邊為電流表示為0，說明電路斷路或總電阻很大，由此可知，與電壓表并聯(lián)的定值電阻斷路了。

(3)[3]由圖丙所示圖象可知：通過電阻的電流與電阻值的乘積為2.5保持不變，是一個(gè)定值，這說明：在電壓不變時(shí)，電流與電阻成反比。

(4)[4][5]根據(jù)圖丙所示的IR圖象知，電阻兩端的電壓

U=IR=5V×0.5A=2.5V

閉合開關(guān)發(fā)現(xiàn)電壓表的示數(shù)變大，為保持電阻的電壓不變，應(yīng)增加變阻器分得的電壓，根據(jù)分壓原理可知，應(yīng)增大變阻器連入電路中的電阻，他應(yīng)該將滑動(dòng)變阻器的滑片向A端移動(dòng)，使電壓表示數(shù)為2.5V。

(5)[6]當(dāng)用15Ω的電阻繼續(xù)實(shí)驗(yàn)時(shí)，即使將“10Ω2A”的變阻器變阻器的全部電阻10Ω連入電路，由歐姆定律，此時(shí)電路中的電流

I== =0.18A

電壓表的最小示數(shù)

U小=IR=0.18A×15Ω=2.7V>2.5V

所以，他發(fā)現(xiàn)無論怎樣移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，都無法使電壓表的示數(shù)達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求的值，則小明選用的滑動(dòng)變阻器的規(guī)格是甲“10Ω2A”。

[7]如果串一個(gè)定值電阻就能完成實(shí)驗(yàn)，則滑動(dòng)變阻器取最大值10Ω時(shí)，R串最小，即滿足

UR= R=2.5V

即

15Ω=2.5V

解得R串最小=2Ω；

滑動(dòng)變阻器取最小值0時(shí)，R串最大，即滿足

UR= R=2.5V

即

15Ω=2.5V

解得R串最大=12Ω，故這個(gè)定值電阻的范圍是212Ω。

(6)[8]由(5)知，使用“10Ω2A”的滑動(dòng)變阻器時(shí)，電壓表能達(dá)到的最小示數(shù)為2.7V；電壓表量程為03V，當(dāng)電壓表示數(shù)U大=3V時(shí)， 滑動(dòng)變阻器分得的電壓

U滑2=4.5V3V=1.5V

當(dāng)定值電阻為15Ω時(shí)，根據(jù)分壓原理有

=

則

R滑=×15Ω=×15Ω=7.5Ω

該滑動(dòng)變阻器能滿足要求，所以，電壓表的最大示數(shù)可以為3V；

綜上，除了更換滑動(dòng)變阻器的方案以外，小明想到原有器材不變，調(diào)整定值電阻兩端的電壓也可以完成實(shí)驗(yàn)，他應(yīng)控制定值阻兩端的電壓范圍是2.7V3V。