Question

10．某同學(xué)在研究“電流與電阻關(guān)系”時(shí)，設(shè)計(jì)的電路圖如圖1所示．

（1）請(qǐng)根據(jù)電路圖連接圖2實(shí)物圖．
（2）閉合開關(guān)后，電壓表有示數(shù)且大小接近電源電壓，則電路中出現(xiàn)的故障可能是定值電阻斷路或滑動(dòng)變阻器短路．
（3）排除故障后，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片 P，當(dāng)電壓表示數(shù)為 2.5V 時(shí)，記下電流表示數(shù)，當(dāng) 將原來 5Ω 的電阻換為 10Ω 的電阻后，要使電壓表示數(shù)保持 2.5V 不變，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的 滑片 P 向B（選填“A”或“B”）端移動(dòng)．選用 10Ω的阻值時(shí)，滑動(dòng)變阻器的阻值應(yīng)為14Ω．
（4）已知滑動(dòng)變阻器規(guī)格為“20Ω 1A”，為了實(shí)驗(yàn)器材的安全和實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行，改變 R₁阻值時(shí)，在 5Ω、8Ω、10Ω、12Ω、24Ω的供選電阻中，不能選用的電阻24Ω．

Answer 1

分析 （1）由電路圖可知，電壓表與電阻并聯(lián)，電流表與電阻串聯(lián)，滑動(dòng)變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中；
（2）根據(jù)電路故障現(xiàn)象分析電路故障原因；
（3）當(dāng)電壓表示數(shù)最大且R₁的阻值最小時(shí)電路中的電流最大，根據(jù)歐姆定律求出電路中的最大電流然后確定定值電阻是否可行；根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)和歐姆定律得出等式即可得出R₁阻值的表達(dá)式，然后根據(jù)電壓表的量程和滑動(dòng)變阻器的最大阻值確定電路中可以使用的最大定值電阻，然后得出答案；
（4）根據(jù)歐姆定律求出電路中的電流，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，再根據(jù)歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值．

解答 解：（1）電壓表與電阻并聯(lián)，電流表與電阻串聯(lián)，滑動(dòng)變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中，如下圖所示：

（2）閉合開關(guān)，電壓表有示數(shù)且大小接近電源電壓，說明電壓表與電源兩極相連，電壓表并聯(lián)電路之外電路不存在斷路，則與電壓表并聯(lián)的定值電阻斷路或滑動(dòng)變阻器短路；
（3）當(dāng)U₁=2.5V，R₁=10Ω時(shí)，電路中的電流：
I=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{1}}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓：
U₂=U-U₁=6V-2.5V=3.5V，
則滑動(dòng)變阻器R₂的阻值：
R₂=$\frac{{U}_{2}}{I}$=$\frac{3.5V}{0.25A}$=14Ω．
（4）因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
當(dāng)U₁=2.5V，U₂=6V-2.5V=3.5V，R₂=20Ω時(shí)
R1最大為，由串聯(lián)分壓的特點(diǎn)，
$\frac{{U}_{1}}{{R}_{1}}=\frac{{U}_{2}}{{R}_{2}}$，.$\frac{2.5V}{{R}_{1}}=\frac{3.5V}{20Ω}$，解得，R₁=14.28Ω，
所需的最大阻值為14.287Ω，
所以，24Ω的電阻不符合題意；
故答案為：
（1）如上圖所示；
（2）定值電阻斷路；滑動(dòng)變阻器短路；
（3）B；14；（4）24．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)物圖的連接、串聯(lián)電路的特點(diǎn)、歐姆定律的計(jì)算等，關(guān)鍵是明白研究“電流跟電阻的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)的原理，難點(diǎn)是根據(jù)電表的量程判斷R₁不可能的阻值．