Question

2．在“探究一定電壓下，電流與電阻的關(guān)系”的實驗中，老師提供的實驗器材有：電壓恒為4.5V的電源，電流表、電壓表、開關(guān)各一個，三個定值電阻（10Ω、15Ω、20Ω），兩只滑動變阻器（規(guī)格分別為“20Ω 2A”、“50Ω 1A”）．導(dǎo)線若干．
（1）請根據(jù)圖甲的電路圖用筆畫線將圖乙實物圖連接完整．

（2）連接好電路后，閉合開關(guān)，無論如何移動滑動變阻器的滑片P，發(fā)現(xiàn)只有電流表指針偏轉(zhuǎn)，但電壓表示數(shù)為0，若各電表沒問題，那么此時電路出現(xiàn)的故障可能是定值電阻短路．
（3）小明在排除故障后繼續(xù)實驗，他先在a，b間先接入10Ω的電阻，閉合開關(guān)，移動滑片P，使電壓表的示數(shù)為1.5V，并記下相應(yīng)的電流值；再改接15Ω的電阻，此時滑片P應(yīng)向F（選填“E”或“F”）端移動，小李移動變阻器滑片P的目的是：使電阻兩端的電壓保持1.5V不變．
（4）小李為完成用三個定值電阻的實驗，他應(yīng)選擇的滑動變阻器規(guī)格是“50Ω 1A”．
（5）不改變圖中實驗器材，還可以完成的實驗有伏安法測電阻（或伏安法測電功率）（寫一個即可）．

Answer 1

分析 （1）強電流表串聯(lián)在電路中，根據(jù)電壓表的量程及電阻的最小阻值確定電流表的量程；
（2）只有電流表指針偏轉(zhuǎn)，說明沒有斷路，但電壓表示數(shù)為0，則可能與電壓表并聯(lián)的電路短路；
（3）將10Ω的電阻換成了15Ω的電阻時，根據(jù)串分壓的特點，電壓表的示數(shù)將變大；要探究電流和電阻之間關(guān)系，必須保持電阻兩端的電壓不變，即與電阻并聯(lián)的電壓表示數(shù)不變，為保證電阻兩端的電壓不變，要通過調(diào)節(jié)滑片，應(yīng)增大滑動變阻器的阻值，從而使電阻兩端的電壓變?yōu)樵瓉淼闹担?br />（4）根據(jù)串分壓的知識，定值電阻越大，所需的滑動變阻器的阻值越大，根據(jù)定值電阻的最大阻值結(jié)合歐姆定律便可計算出所需滑動變阻器的最大阻值．
（5）已知電流和電壓，可根據(jù)R=$\frac{U}{I}$求電阻或根據(jù)P=UI計算電功率．

解答 解：（1）將電流表與電阻串聯(lián)，電壓表的量程為0～3V，所以電阻兩端的最大電壓為3V，電阻的最小阻值為10Ω，所以電阻的最大電流：
I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3V}{10Ω}$=0.3A，所以電流表可選擇0～0.6A的量程，如圖所示：

（2）閉合開關(guān)，無論如何移動滑動變阻器的滑片P，發(fā)現(xiàn)只有電流表指針偏轉(zhuǎn)，則沒有發(fā)生斷路，但電壓表示數(shù)為0，則可能與電壓表并聯(lián)的定值電阻短路造成；
（3）將10Ω的電阻換成了15Ω的電阻時，定值電阻分得的電壓變大，此時應(yīng)增大滑動變阻器接入電路的電阻，將滑片向F移動，使電壓表的示數(shù)達到1.5V不變，讀取電流表示數(shù)．因此移動變阻器滑片P的目的保持定值電阻兩端電壓為1.5V不變．
（4）當(dāng)定值電阻的阻值為20Ω時，電流I=$\frac{{U}_{R}}{R}$=$\frac{1.5V}{20Ω}$=0.075A；
所需滑動變阻器的阻值：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{4.5V-1.5V}{0.075A}$=40Ω＞20Ω，所以所選變阻器的規(guī)格應(yīng)為：“50Ω  1A”．
（5）根據(jù)所給的器材，可得知電阻兩端的電壓及通過電阻的電流，所以可以測電阻或測電功率．
故答案為：（1）見上圖；（2）定值電阻短路；（3）F；使電阻兩端的電壓保持1.5V不變；（4）“50Ω  1A”；（5）伏安法測電阻（或伏安法測電功率）．

點評 本題考查了探究電流跟電阻關(guān)系的實驗，探究的方法是控制變量法；并且能夠根據(jù)題目數(shù)據(jù)選擇合適的滑動變阻器，考查了對歐姆定律的應(yīng)用，同時考查了電路故障的分析，要通過電流表的示數(shù)判斷斷路還是短路，通過電壓表的情況判斷具體位置．