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“20Ω2A”字樣，阻值分別為5Ω、10Ω、20Ω、50Ω的定值電阻各一個(gè)．

（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）小彬用5Ω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P，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P向（選填“A”或“B”）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）．實(shí)驗(yàn)記錄的多組數(shù)據(jù)如表所示．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．

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	定值電阻（Ω）	電流表示數(shù)（A）
1	5
2	10	0.18
3	20	0.09

（5）結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，小彬能否換用50Ω的定值電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)？（能、不能），如若不能，則本實(shí)驗(yàn)中的定值電阻最大可為Ω．

Answer 1

【答案】
（1）
（2）定值電阻R1短路；0.36
（3）電壓；A
（4）反
（5）不能；30
【解析】解：（1）電壓表與電阻并聯(lián)，由于電源電壓為3V，所以應(yīng)選擇0～3V的量程；滑動(dòng)變阻器已接了下面一個(gè)接線柱，可再接上面任意一個(gè)接線柱，如下圖所示： ；（2）電流表有示數(shù)，說(shuō)明電路為通路；電壓表無(wú)示數(shù)，說(shuō)明與電壓表并聯(lián)部分發(fā)生短路，定值電阻R1短路；由乙圖知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.36A；（3）將5Ω電阻換成10Ω后，根據(jù)分壓原理，電壓表的示數(shù)會(huì)變大，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的特點(diǎn)，應(yīng)增大變阻器分得的電壓，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A移動(dòng)，使電壓表仍為原來(lái)的示數(shù)不變；（4）由表中數(shù)據(jù)可知，電阻是原來(lái)的幾倍，電流是原來(lái)的幾分之一，所以，電流和電阻的關(guān)系為：當(dāng)電壓一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體中的電流與電阻成反比；（5）由表中數(shù)據(jù)可知，電壓表示數(shù)為10Ω×0.18A=1.8V．假設(shè)滑動(dòng)變阻器連入電路中為最大阻值為20Ω，根據(jù)分壓原理，此時(shí)變阻器分得的電壓最大，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，定值電阻的電壓最小；根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點(diǎn)可知， = = 所以，根據(jù)分壓原理，則定值電阻兩端最小電壓為 ×3V≈2.14V＞1.8V，由此可知，即使變阻器連入電路中的阻值最大，電壓表示數(shù)仍超過(guò)1.8V，定值電阻兩端電壓始終為1.8V不能滿足；設(shè)允許的最大定值電阻為R滑 ， 根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，變阻器分得的電壓為3V﹣1.8V=1.2V，定值電阻的電壓為變阻器電壓的 倍，根據(jù)分壓原理，定值電阻的阻值為變阻器阻值的 倍，因變阻器的最大阻值為20Ω，所以定值電阻的最大阻值為 ×20Ω=30Ω，故答案為：（1）如上圖所示；（2）定值電阻R1短路；0.36；（3）電壓；A；（4）反；（5）不能；30．
（1）電壓表與電阻并聯(lián)，電流表、滑動(dòng)變阻器與電阻串聯(lián)，滑動(dòng)變阻器要接一上一下；（2）根據(jù)電流表和電壓表有示數(shù)進(jìn)行分析具體原因；根據(jù)電流表的量程和分度值讀出電流值；（3）研究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，應(yīng)控制電壓表示數(shù)不變，根據(jù)分壓原理先判斷電壓表示數(shù)的變化，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，再確定滑片移動(dòng)的方向；（5）分析表中數(shù)據(jù)得出結(jié)論；（6）研究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，應(yīng)控制電壓表示數(shù)不變，當(dāng)變阻器最大阻值連入電路時(shí)，根據(jù)分壓原理求出換用50Ω的定值電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，電壓表的示數(shù)，與1.8V比較；
根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，求出變阻器分得的電壓，根據(jù)分壓原理求定值電阻允許的最大值．