Question

12．小冰用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)器材探究“電流與電阻的關(guān)系”，電源電壓恒為4.5V，滑動(dòng)變阻器上標(biāo)有“20Ω，2A”字樣，阻值為5Ω、10Ω、20Ω、50Ω的定值電阻各一個(gè)．

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	定值電阻（Ω）	電流表示數(shù)（A）
1	5
2	10	0.2
3	20	0.1

（1）請(qǐng)用筆畫線把圖甲所示電路連接完整，要求滑片向左移動(dòng)時(shí)電流表示數(shù)變�。�
（2）小冰將5Ω定值電阻接入電路后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電流表有示數(shù)而電壓表無示數(shù)，則電路中的故障可能是定值電阻短路（寫出一種）；排除故障后，閉合開關(guān)．調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片P，使電流表的示數(shù)如圖乙所示，此時(shí)電路中的電流為0.4A．
（3）將5Ω定值電阻換成10Ω定值電阻，閉合開關(guān)，為了保持電壓表的示數(shù)不變，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片P向左（選填“左”或“右”）移動(dòng)，記錄此時(shí)各表的示數(shù)．
（4）將10Ω定值電阻換成20Ω定值電阻，重復(fù)步驟（3）．
（5）當(dāng)小冰換50Ω定值電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)無論如何移動(dòng)滑動(dòng)滑片P都無法達(dá)到要求，你認(rèn)為其原因是由于滑動(dòng)變阻器的最大阻值太�。�

Answer 1

分析 （1）電壓表與電阻并聯(lián)，根據(jù)表中數(shù)據(jù)選擇其量程；滑動(dòng)變阻器要接一上一下，根據(jù)滑片向左移動(dòng)時(shí)電流表示數(shù)變小確定其連接方法；
（2）根據(jù)電流表和電壓表有無示數(shù)進(jìn)行分析具體原因；根據(jù)表中數(shù)據(jù)得出電流表的量程和分度值，進(jìn)而讀出電流值；
（3）根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點(diǎn)，換接電阻后，應(yīng)保持電壓表的示數(shù)不變，根據(jù)串分壓的知識(shí)判斷滑片的移動(dòng)方向；
（5）根據(jù)歐姆定律求出若換用50Ω的定值電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)定值電阻兩端的電壓，根據(jù)能否使電壓表的示數(shù)等于2V得出結(jié)論．

解答 解：
（1）電壓表與電阻并聯(lián)，根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知定值電阻兩端的電壓U=IR=0.2A×10Ω=2V，所以應(yīng)選擇0～3V的量程；滑動(dòng)變阻器已接了上面一個(gè)接線柱，為使滑片向左移動(dòng)時(shí)電流表示數(shù)變小，則連入電阻變大，下面選擇右接線柱，如圖所示：

（2）電流表有示數(shù)，電壓表無示數(shù)，說明與電壓表并聯(lián)部分發(fā)生短路，或定值電阻短路；由表中數(shù)據(jù)可知電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，由圖乙可知電流表的示數(shù)為0.4A；
（3）將5Ω電阻換成10Ω后，電壓表的示數(shù)會(huì)變大，所以應(yīng)該增大滑動(dòng)變阻器的阻值，即應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片P向左移動(dòng)，使電壓表仍為原來的示數(shù)不變；
（5）當(dāng)定值電阻為50Ω時(shí)，此時(shí)滑動(dòng)變阻器最大阻值為20Ω，兩端的電壓分別為U_R、U-U_R=4.5V-U_R，
則：$\frac{{U}_{R}}{50Ω}$=$\frac{4.5V-{U}_{R}}{20Ω}$，
解得：U_R≈3V，
由于滑動(dòng)變阻器的最大阻值太小，定值電阻兩端最小電壓3V＞2V，無法保持定值電阻兩端電壓始終為2V．
故答案為：
（1）如圖所示；（2）定值電阻短路；0.4；（3）電壓表；左；（5）滑動(dòng)變阻器的最大阻值太�。�

點(diǎn)評(píng) 此題是探究電流和電阻的關(guān)系實(shí)驗(yàn)，考查了控制變量法的應(yīng)用，同時(shí)考查了電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器的接法，考查了串聯(lián)電路中的特點(diǎn)以及歐姆定律的應(yīng)用，屬于難題．