Question

【題目】小彬用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)器材探究“電流與電阻的關(guān)系”，電源電壓恒為3V，滑動(dòng)變阻器上標(biāo)有“20Ω 1A”字樣，阻值分別為5Ω、10Ω、20Ω、40Ω的定值電阻各一個(gè)。

甲 乙

(1)請(qǐng)你用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線，把圖甲所示的實(shí)驗(yàn)電路補(bǔ)充完整_______________。

(2)小彬?qū)?Ω定值電阻接入電路后，閉合開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)電流表有示數(shù)而電壓表無(wú)示數(shù)，則電路中的故障可能是__________(寫(xiě)出一種)；排除故障后，閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，使電流表的示數(shù)如圖乙所示，此時(shí)電路中的電流為__________A。

(3)將5Ω定值電阻換成10Ω定值電阻，閉合開(kāi)關(guān)，為了保持__________表的示數(shù)不變，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片向__________ (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)實(shí)驗(yàn)記錄的多組數(shù)據(jù)如下表所示，分析數(shù)據(jù)可得出結(jié)論：當(dāng)電壓一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體中的電流與電阻成__________比。

(6)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，小彬問(wèn)老師在此實(shí)驗(yàn)中能否換用40Ω的定值電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。老師指導(dǎo)小彬分析了不能更換的原因。你認(rèn)為其原因是___________________________________。

Answer 1

【答案】定值電阻短路0.36電壓左反滑動(dòng)變阻器的阻值太小，無(wú)法使定值電阻兩端的電壓達(dá)到1.8V

【解析】

(1)電壓表需要并聯(lián)在電阻兩端，因?yàn)殡娫措妷汉銥?/span>3V，所以電壓表選0-3V量程，將3V接線柱連到到定值電阻右端，滑動(dòng)變阻器與電阻串聯(lián)，并應(yīng)遵循“一上一下”選擇接線柱的連接規(guī)范，連接C接線柱到定值電阻的右端，如圖：

(2)閉合開(kāi)關(guān)，電流表有示數(shù)，說(shuō)明電路是通的，電壓表無(wú)示數(shù)，可能是與電壓表并聯(lián)的電阻短路、電壓表接觸不良、電壓表短路造成的。

圖乙中電流表選擇的是0-0.6量程，對(duì)應(yīng)的分度值是0.02A，因此讀數(shù)是0.36A。

(3)探究電流與電阻的關(guān)系應(yīng)控制電阻兩端的電壓不變；

將5Ω的電阻更換成10Ω的電阻后，由串聯(lián)電路的分壓原理可知，電阻兩端的電壓變大，若要保持電阻兩端的電壓不變，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓應(yīng)變大，接入電路的電阻應(yīng)變大，所以要將滑動(dòng)變阻器的滑片向左端移動(dòng)。

(5)根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知：電壓一定時(shí)，電阻增大為原來(lái)的幾倍，電流就減小為原來(lái)的幾分之一，說(shuō)明當(dāng)電壓一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體的電阻成反比。

(6)由表中數(shù)據(jù)可知電阻兩端的電壓為：，若選擇40Ω的定值電阻，電源電壓為3V，則滑動(dòng)變阻器兩端的電壓；

根據(jù)串聯(lián)電路中各處電流都相等可計(jì)算出滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻：

，解得：，

但滑動(dòng)變阻器的最大阻值為20Ω，所以，滑動(dòng)變阻器的阻值太小，無(wú)法使定值電阻兩端的電壓達(dá)到1.8V，因此，不能換用40Ω的定值電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。