Question

10．導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端的電壓和導(dǎo)體電阻有關(guān)，在探究“導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體電阻的關(guān)系”時，小明所用的實驗器材有：兩節(jié)干電池（3V），電流表、電壓表、0～10Ω的滑動變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線若干，但小明只找到了5Ω、10Ω、20Ω的定值電阻各一個．
（1）用筆畫線，將圖中的電路連接完整．
（2）小明選擇了5Ω的定值電阻，將開關(guān)置于斷開狀態(tài)，正確地連接了電路．然后將變阻器的滑片滑到左端位置，用開關(guān)進行了“試觸”，“試觸”的目的是D．（只有一個選項正確，將正確選項前的字母填在橫線上）
A、選擇電流表的量程      B、選擇電壓表的量程
C、檢查電路是否正常      D、確定保持不變的電壓
（3）本實驗要保持電阻兩端電壓相同，小明隨便地將電壓選擇為1.5V，但實驗中發(fā)現(xiàn)無法使每個電阻兩端的電壓都達到1.5V，在學(xué)習(xí)了歐姆定律之后，小明才計算出使用他選擇的器材時20Ω的電阻兩端的電壓不可能達到1.5V．而且小明還推導(dǎo)出：若不更換實驗器材，不更改保持不變的電壓值和電源電壓，滑動變阻器最大阻值至少需要20Ω，因此為了順利地完成實驗，實驗前應(yīng)先確定三個電阻兩端電壓變化范圍的公共區(qū)間．

Answer 1

分析 （1）將電流表和滑動變阻器串聯(lián)在電路中，變阻器要接一上一下；
（2）連接電路時將開關(guān)置于斷開狀態(tài)，閉合開關(guān)前，滑片滑到最大阻值處．用開關(guān)進行試觸，檢查電路是否正常．
（3）由于滑動變阻器阻值最大為10Ω，為保證電阻兩端電壓達到1.5V，根據(jù)串聯(lián)電路的特點和歐姆定律求出定值電阻的最大值，即可判斷可他選擇的電阻電阻；
若不更換實驗器材，不更改保持不變的電壓值和電源電壓，已知定值電阻，根據(jù)滑動變阻器和定值電阻的關(guān)系判斷需要的最大滑動變阻器阻值大小．

解答 解：（1）將電流表串聯(lián)在電路中，先選擇大量程0～3A接入（實驗時通過試觸法選擇合適的量程）；變阻器串聯(lián)在電路中，變阻器已接了下面一個接線柱，可再接上面任意一個接線柱，如圖所示：

（2）連接電路時將開關(guān)置于斷開狀態(tài)，閉合開關(guān)前，滑片滑到最大阻值處，由于滑動變阻器接右半段，則滑片處于左端，使滑動變阻器連入電路的電阻最大．
用開關(guān)進行了“試觸”，
A、電流表的量程是根據(jù)燈泡電流來確定的．不符合題意．
B、電壓表的量程是根據(jù)燈泡的額定電壓確定的．不符合題意．
C、電路連接正確，滑片處于正確的位置，檢查電路中元件是否正常、是否有短路現(xiàn)象，還要用開關(guān)進行試觸．符合題意．
D、當電路正常，再觀察燈泡是否發(fā)光．不符合題意．
（3）由于電阻兩端電壓應(yīng)保持1.5V不變，則根據(jù)串聯(lián)電路的總電壓等于各電阻兩端的電壓之和可知：
當電阻兩端電壓為1.5V時，滑動變阻器應(yīng)分擔的電壓U₂=U-U₁=3V-1.5V=1.5V，
由于串聯(lián)電路電流處處相等，根據(jù)歐姆定律可知：$\frac{{U}_{1}}{{R}_{1}}$=$\frac{{U}_{2}}{{R}_{2}}$，
所以，R₁=$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}}$R₂=$\frac{1.5V}{1.5V}$×R₂=R₂，
即定值電阻兩端的電壓達到1.5V時，定值電阻的阻值與滑動變阻器連入電路的電阻值相等，
由于滑動變阻器阻值最大為10Ω，所以定值電阻的阻值的最大阻值為10Ω，由此可知實驗中發(fā)現(xiàn)無法使電阻兩端的電壓達到1.5V的器材是大于10Ω的電阻，即可選擇了20Ω的電阻；
若不更換實驗器材，不更改保持不變的電壓值和電源電壓，滑針對上述問題，改進的方法是：適當提高移動滑動變阻器最大阻值，由于定值電阻中最大電阻值是20Ω，所以變阻器最大阻值至少需要20Ω．
故答案為：（1）見上圖；（2）斷開；最大阻值；C；（3）20；20．

點評 本題是探究電流與電阻關(guān)系的實驗，考查了電路的連接，電阻兩端電壓的確定方法及對實驗數(shù)據(jù)的分析，考查內(nèi)容更注重應(yīng)用．