Question

1．在探究“電流與電阻的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，

（1）小芳同學(xué)連接電路后，閉合開(kāi)關(guān)發(fā)現(xiàn)電流表如圖2所示，請(qǐng)問(wèn)可能是電流表的正負(fù)接線柱接反了．將電路修改正確后，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，發(fā)現(xiàn)電流表有示數(shù)，電壓表無(wú)示數(shù)，其原因可能是定值電阻短路．
（2）閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片P，使定值電阻R兩端電壓為2V，電流表示數(shù)如圖3所示，為0.4A，則R的阻值為5Ω．
（3）換上10Ω的電阻后，閉合開(kāi)關(guān)，電壓表示數(shù)將變大（選填變大/變�。�，此時(shí)應(yīng)將滑片P向右（選填 左/右）端移動(dòng)，使電阻兩端電壓為2V．
（4）為了尋找實(shí)驗(yàn)的普遍規(guī)律，本實(shí)驗(yàn)還提供了20Ω、25Ω兩個(gè)電阻，電源電壓為3V，滑動(dòng)變阻器的最大阻值
10Ω，請(qǐng)問(wèn)25Ω電阻不能選．

Answer 1

分析 （1）電流表正確的連接方式是電流從“+”接線柱流入從“-”接線柱流出，否則電流表指針將反向偏轉(zhuǎn)；
（2）電流表有示數(shù)，說(shuō)明電路為通路（無(wú)斷路故障），電壓表無(wú)示數(shù)，說(shuō)明定值電阻兩端無(wú)電壓，其原因是定值電阻短路；
（3）要探究電流和電阻之間關(guān)系，必須保持電阻兩端的電壓不變；根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律判斷滑片移動(dòng)的方向；
（4）根據(jù)串聯(lián)分壓的規(guī)律有：$\frac{{U}_{滑}}{{U}_{R}}$=$\frac{{R}_{滑}}{R}$，由于變阻器的電壓與定值定值的電壓的比值不變，所以，當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入的阻值最大為10Ω時(shí)，定值電阻的阻值也最大；根據(jù)題中條件結(jié)合串聯(lián)分壓的規(guī)律進(jìn)行計(jì)算和判斷．

解答 解：（1）連接電路后，閉合開(kāi)關(guān)發(fā)現(xiàn)電流表如圖2所示，此時(shí)電流表指針?lè)聪蚱�轉(zhuǎn)，說(shuō)明電流表的正負(fù)接線柱接反了，即電流從“-”接線柱流入，從“+”接線柱流出了；
將電路修改正確后，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，發(fā)現(xiàn)電流表有示數(shù)，說(shuō)明電路為通路（無(wú)斷路故障），電壓表無(wú)示數(shù)，說(shuō)明定值電阻兩端無(wú)電壓，其原因是定值電阻短路；
（2）圖3中電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.4A；
此時(shí)電壓表示數(shù)為2V，由歐姆定律可得，定值電阻的阻值：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2V}{0.4A}$=5Ω；
（3）將5Ω的電阻換為10Ω的電阻，根據(jù)串聯(lián)分壓的規(guī)律可知，定值電阻兩端電壓增大（即電壓表示數(shù)增大），大于原來(lái)的電壓，為保持定值電阻兩端電壓不變（應(yīng)使定值電阻兩端電壓減小到原來(lái)的2V），應(yīng)增大滑動(dòng)變阻器的電壓，應(yīng)增大滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，由電路圖可知，應(yīng)將滑片P向右端移動(dòng)，使電阻兩端電壓為2V．
（4）由題可知，電源電壓為3V，定值電阻兩端電壓控制為2V，滑動(dòng)變阻器的最大阻值10Ω；
則滑動(dòng)變阻器兩端的電壓恒為：U_滑=U-U_R=3V-2V=1V，
根據(jù)串聯(lián)分壓的規(guī)律有：$\frac{{U}_{滑}}{{U}_{R}}$=$\frac{{R}_{滑}}{R}$，由于變阻器的電壓與定值定值的電壓的比值不變，所以，定值電阻的阻值越大，所需滑動(dòng)變阻器的阻值越大；當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入的阻值最大為10Ω時(shí)，定值電阻的阻值也最大；
根據(jù)串聯(lián)分壓的規(guī)律$\frac{{U}_{滑}}{{U}_{R}}$=$\frac{{R}_{滑}}{R}$可得，$\frac{1V}{2V}$=$\frac{10Ω}{R}$；
解得R=20Ω，所以，應(yīng)選用20Ω的電阻，不能選25Ω的電阻．
故答案為：
（1）電流表的正負(fù)接線柱接反了；定值電阻短路；（2）0.4；5；（3）變大；右；2；（4）25．

點(diǎn)評(píng) 本題是探究“電流與電阻的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)，關(guān)鍵是對(duì)串聯(lián)電路分壓特點(diǎn)的理解，在實(shí)驗(yàn)中，要保持電阻兩端的電壓不變，根據(jù)$\frac{{U}_{滑}}{{U}_{R}}$=$\frac{{R}_{滑}}{R}$可知：定值電阻的阻值越大，所需的滑動(dòng)變阻器的阻值也越大．