Question

【題目】圖甲是某實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)探究電流與電阻的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)電路。電源電壓恒為6V，滑動變阻器規(guī)格為“45Ω1A”，可供選擇的定值電阻的阻值為5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω和30Ω。

（1）該同學(xué)根據(jù)圖甲連接的實(shí)物電路如圖乙所示，其中有一根導(dǎo)線連接是錯誤的，請?jiān)趫D乙中將這根導(dǎo)線打上“×”，并補(bǔ)畫正確的連線。

（______）

（2）電路連接正確后，先用5Ω定值電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，閉合開關(guān)后，移動滑動變阻器的滑片，此時(shí)電流表示數(shù)如圖丙所示，則電路中電流為________A。再將5Ω定值電阻換成10Ω定值電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，移動滑片直至電壓表示數(shù)為__________V，并記錄電流表示數(shù)。

（3）以下有小敏、小聰、小杰三位同學(xué)對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的分析，小敏認(rèn)為本次實(shí)驗(yàn)中她不能選用的定值電阻是_______；小聰補(bǔ)充道只要把滑動變阻器更換為最大電阻值不小于_______Ω的就可以選用所有定值電阻來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；小杰分析道，不需要添加或更換任何實(shí)驗(yàn)器材，也不需要改變設(shè)定的定值電阻兩端電壓值就可以選用所有定值電阻實(shí)驗(yàn)，他的方法是在選用25Ω和30Ω電阻實(shí)驗(yàn)時(shí)__________。

Answer 1

【答案】 0.4 2 25Ω和30Ω 60 串聯(lián)一個(gè)15Ω定值電阻

【解析】

(1)[1]由甲圖可知，電流經(jīng)過電流表后先經(jīng)過滑動變阻器再經(jīng)過定值電阻，定值電阻與滑動變阻器串聯(lián)，電壓表測定值電阻兩端電壓，滑片左滑電阻變小，則修改如下：

(2)[2][3]圖丙電流表接0~0.6A量程，分度值為0.02A，則讀數(shù)為0.4A，由歐姆定律可求此時(shí)定值電阻兩端電壓為：

由于探究電流與電阻的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)需保證電壓不變，則將5Ω定值電阻換成10Ω定值電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，移動滑片直至電壓表示數(shù)為2V，并記錄電流表示數(shù)；

(3)[4][5][6]實(shí)驗(yàn)要求定值電阻兩端電壓為2V，則滑動變阻器所分電壓為4V，由串聯(lián)分壓可知當(dāng)滑動變阻器阻值最大時(shí)，定值電阻對應(yīng)可接電阻最大，此時(shí)電路電流為：

此時(shí)對應(yīng)最大定值電阻為：

則本實(shí)驗(yàn)不能選用的電阻為25Ω和30Ω；若要選用25Ω和30Ω電阻則需要增大滑動變阻器最大阻值，分走更多電壓，由串聯(lián)分壓可知，當(dāng)定值電阻最大為30Ω時(shí)對應(yīng)滑動變阻器應(yīng)接入足夠大阻值，由串聯(lián)電路電壓之比等于電阻之比可求此時(shí)滑動變阻器阻值為：

實(shí)驗(yàn)無法完成的原因?yàn)楫?dāng)接入25Ω和30Ω電阻時(shí)，由于滑動變阻器最大阻值不夠大，無法分走足夠多的電壓，則在接入25Ω和30Ω電阻時(shí)，再在電路中串聯(lián)其他未使用的電阻，使所測量的25Ω和30Ω電阻兩端電壓下降到2V，當(dāng)30Ω接入時(shí)若實(shí)驗(yàn)?zāi)芡瓿�，則接入25Ω時(shí)可完成，由計(jì)算可知當(dāng)接入30Ω時(shí)，滑動變阻器需要60Ω才足以分走4V電壓，由于滑動變阻器最大阻值為45Ω，則應(yīng)再串聯(lián)接入一個(gè)15Ω定值電阻才能完成全部實(shí)驗(yàn)。