Question

16．科學(xué)興趣小組的同學(xué)們?cè)谔骄俊半娏髋c電阻的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路．已知電源電壓為4.5V保持不變，所給的定制電阻的阻值分別為10Ω、20Ω、30Ω、40Ω，不同的定制電阻兩端的控制電壓恒為2.5V．
（1）某同學(xué)在連接電路閉合開(kāi)關(guān)后，發(fā)現(xiàn)電流表的指針偏轉(zhuǎn)如圖乙所示，原因是電流表正負(fù)接線柱接反了．
（2）他們將電路重新連接好后，檢查無(wú)誤后，閉合開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)電壓表無(wú)示數(shù)，電流表有明顯示數(shù)，且電路中只有一處故障，則故障原因可能是定值電阻短路了．
（3）實(shí)驗(yàn)中，他們做完第一次實(shí)驗(yàn)后，立即斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，然后將10Ω的定值電阻換成20Ω的定值電阻，然后閉合開(kāi)關(guān)后，接下來(lái)的操作是滑片應(yīng)向右端移動(dòng)，使電壓表的示數(shù)保持不變，觀察并記錄電流表數(shù)據(jù)
（4）為了使所給的四個(gè)定值電阻都能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，滑動(dòng)變阻器R₂的最大阻值至少應(yīng)為32Ω．

Answer 1

分析 （1）使用電流表時(shí)要注意電流從正接線柱流入；
（2）閉合開(kāi)關(guān)，電流表有明顯示數(shù)，說(shuō)明電路為通路，發(fā)現(xiàn)電壓表無(wú)示數(shù)，且電路中只有一處故障，據(jù)此分析原因；
（3）根據(jù)控制變量法，研究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，需控制定值電阻的電壓相同，當(dāng)換上大電阻時(shí)，根據(jù)分壓原理確定電壓表示數(shù)的變化，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律結(jié)合分壓原理確定滑片移動(dòng)的方向；
（4）研究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，要保持電壓不變，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律求出求出變阻器分得的電壓，根據(jù)分壓原理求出變阻器連入電路中的電阻，從而確定滑動(dòng)變阻器的最大阻值至少多少．

解答 解：（1）某同學(xué)在連接電路閉合開(kāi)關(guān)后，發(fā)現(xiàn)電流表的指針偏轉(zhuǎn)如圖乙所示，即電流表指針?lè)聪蚱�轉(zhuǎn)，原因是：電流表正負(fù)接線柱接反了．
（2）他們將電路重新連接好后，檢查無(wú)誤后，閉合開(kāi)關(guān)，電流表有明顯示數(shù)，說(shuō)明電路為通路，發(fā)現(xiàn)電壓表無(wú)示數(shù)，且電路中只有一處故障，則故障原因可能是定值電阻短路了．
（3）根據(jù)串聯(lián)分壓原理可知，將定值電阻由10Ω改接成20Ω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，應(yīng)保持電阻兩端的電壓不變，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律可知應(yīng)增大滑動(dòng)變阻器分得的電壓，由分壓原理，應(yīng)增大滑動(dòng)變阻器連入電路中的電阻，然后閉合開(kāi)關(guān)后，故接下來(lái)的操作是：滑片應(yīng)向右端移動(dòng)，使電壓表的示數(shù)保持2.5V不變，觀察并記錄電流表數(shù)據(jù)；
（4）電源電壓為4.5V保持不變，定制電阻兩端的控制電壓恒為2.5V，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，變阻器分得的電壓：
U_滑=U-U_表-4.5V-2.5V=2V，即變阻器分得的電壓為定值電阻電壓的$\frac{2V}{2.5V}$=0.8倍，當(dāng)40Ω的定值電阻接入電路時(shí)，變阻器連入電路中的電阻為：
R_滑=0.8×40Ω=32Ω，即滑動(dòng)變阻器R₂的最大阻值至少應(yīng)為32Ω．
故答案為：（1）電流表正負(fù)接線柱接反了；（2）定值電阻短路了；（3）滑片應(yīng)向右端移動(dòng)，使電壓表的示數(shù)保持不變；（4）32．

點(diǎn)評(píng) 本題探究“電流與電阻的關(guān)系”，考查電流表的使用、故障分析、操作過(guò)程及對(duì)器材的要求．