Question

2．如圖甲是小明探究“電流一定時，電壓與電阻關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)電路圖．已知電源電壓U=15V，滑動變阻器上標(biāo)有“20Ω  3A”（實(shí)際最大阻值略小于20Ω），實(shí)驗(yàn)中所用的四個定值電阻分別為5Ω，10Ω，15Ω，20Ω．
（1）電流表的量程應(yīng)選0～3A．
（2）小明實(shí)驗(yàn)時嘗試在ab間接入5Ω、10Ω、15Ω或20Ω電阻，并調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電路中的電流控制在圖乙所示的數(shù)值不變．但他發(fā)現(xiàn)當(dāng)ab間接20Ω電阻時，無論怎樣移動滑動變阻器的滑片，都不能得到實(shí)驗(yàn)所要求的數(shù)據(jù)．
（3）為了使這四個電阻都能為實(shí)驗(yàn)所用，電路中電流應(yīng)改成控制在0.70A最合理．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)歐姆定律求出電路中的最大電流確定電流表的量程；
（2）根據(jù)電流表的量程和分度值讀出示數(shù)，利用歐姆定律求出電壓表的示數(shù)，根據(jù)歐姆定律求出電路中的總電阻，然后判斷不符合實(shí)驗(yàn)要求的電阻；
（3）當(dāng)定值電阻為20Ω時，根據(jù)歐姆定律求出電路中的最大電流，當(dāng)定值電阻的阻值為5Ω時，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電路中的最小電流，然后結(jié)合電流表的分度值確定電路中控制的最合理電流．

解答 解：（1）當(dāng)定值電阻為5Ω，且滑動變阻器接入電路中的電阻為0時，電路中的電流最大，
根據(jù)歐姆定律可得，電路中的最大電流I=$\frac{U}{R}$=$\frac{15V}{5Ω}$=3A，所以電流表的量程為0～3A；
（2）由圖乙可知，電流表的分度值為0.1A，示數(shù)為0.8A，
當(dāng)電流表的示數(shù)為0.8A時，電路中的總電阻R=$\frac{U}{I′}$=$\frac{15V}{0.8A}$=18.75Ω＜20Ω，
所以，當(dāng)ab間接20Ω電阻時，無論怎樣移動滑動變阻器的滑片，都不能得到實(shí)驗(yàn)所要求的數(shù)據(jù)；
（3）當(dāng)定值電阻為20Ω時，電路中的最大電流I_max=$\frac{U}{R″}$=$\frac{15V}{20Ω}$=0.75A，
當(dāng)定值電阻為5Ω時，電路中的最小電流I_min=$\frac{U}{{R}_{滑}+R}$=$\frac{15V}{20Ω+5Ω}$=0.6A，
因滑動變阻器的實(shí)際最大阻值略小于20Ω，且電流表的分度值為0.1A，
所以，為了使這四個電阻都能為實(shí)驗(yàn)所用，電路中電流應(yīng)控制在0.70A最合理．
故答案為：（1）0～3；（2）20；（3）0.70．

點(diǎn)評 本題考查了電流表量程的選擇和電流表的讀數(shù)、串聯(lián)電路特點(diǎn)、歐姆定律的應(yīng)用等，關(guān)鍵是會根據(jù)最大定值電阻接入電路中時電路中的最大電流和最小定值電阻接入電路中時最小電流以及電流表的分度值確定控制最合理的電流值．