Question

8．現(xiàn)要做探究“電阻一定時，電流與電壓的關(guān)系”的實驗，實驗中可供使用的器材有：
A．電流表（量程0～0.6A，0～3A）
B．電壓表（量程0～3V，0～15V）
C．定值電阻R₁（阻值為6Ω）
D．定值電阻R₂（阻值為10Ω）
E．滑動變阻器R₁′（10Ω，2A）
F．滑動變阻器R₂′（100Ω，1A）
G．干電池二節(jié) （一節(jié)干電池的電壓為1.5V）
H．開關(guān)S一個，導(dǎo)線若干．
則：現(xiàn)利用以上部分器材，探究“電阻一定時，電流與電壓的關(guān)系”，要求實驗過程中電表的最大示數(shù)能超過電表量程的一半，同時又考慮操作的方便．則：
（1）用來探究的定值電阻R應(yīng)選C，滑動變阻器R′應(yīng)選E（選填實驗器材前的字母代號）；
（2）根據(jù)實驗要求，用筆畫線代替導(dǎo)線將實物圖連接起來，要求滑動變阻器的滑片P向左移動阻值變小，使之成為符合實驗要求的電路．
（3）某小組的同學(xué)還想通過此連接好的電路測量所選定值電阻的阻值．如果要比較精確測量所選定值電阻的阻值，要求電表的指針至少達(dá)到量程的三分之一，同時又要防止損壞電表，那么滑動變阻器連入電路中的阻值變化范圍是0～9Ω．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗過程中電表的最大示數(shù)能超過電表量程的一半進(jìn)行分析．計算出當(dāng)滑動變阻器為零時通過兩電阻的電流，選擇電流值能超過量程0～0.6A一半的．根據(jù)定值電阻選擇滑動變阻器的型號．
（2）在連接過程中注意電壓表、電流表的量程和正負(fù)接線柱的接法及滑動變阻器的接法，滑動變阻器要接一上一下．
（3）根據(jù)題意判斷出電流的最大值和最小值及電壓表的最大值和最小值，然后根據(jù)歐姆定律及串聯(lián)電路的知識進(jìn)行計算．

解答 解：（1）由于電源電壓為3V，則電路中電流較小，所以電流表應(yīng)選擇0～0.6A的量程．
因為要求實驗過程中電表的最大示數(shù)能超過電表量程的一半．
若選擇D，當(dāng)滑動變阻器的阻值為零時，電路中的電流I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3V}{10Ω}$=0.3A，剛好是電流表量程的一半，若考慮滑動變阻器接入電路的阻值，則電路中的電流會小于0.3A，故不選擇D；
若選擇C，當(dāng)滑動變阻器的阻值為零時，電路中的電流I′=$\frac{U}{R′}$=$\frac{3V}{6Ω}$=0.5A，若考慮滑動變阻器接入電路的阻值，電路中的電流會小于0.5A，但可以大于0.3A，滿足要求，故應(yīng)選擇C．
由上面計算可知，選擇最大阻值為10Ω的滑動變阻器便可達(dá)到要求，而最大阻值為100Ω太大，不便于操作．
（2）將定值電阻、電流表、滑動變阻器串聯(lián)，電壓表與電阻R并聯(lián)，電流表應(yīng)選擇0～0.6A的量程；要求滑動變阻器的滑片P向左移動阻值變小，說明滑片左側(cè)電阻絲接入電路，導(dǎo)線應(yīng)接滑動變阻器的左下接線柱，連接實物圖如圖所示．

（4）因為要求電表的指針至少達(dá)到量程的三分之一，電壓表應(yīng)不小于1V，電流表不小于0.2A．
所以當(dāng)滑動變阻器阻值為0時，電流表為I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3V}{6Ω}$=0.5A，電壓表示數(shù)3V，未超過其量程；
電流表三分之一刻度為0.2A，即電路中的最小電流應(yīng)為0.2A，
此時電壓表的示數(shù)U=IR=0.2A×6Ω=1.2V＞1V，滿足要求；
則電路的總電阻R_總=$\frac{U}{I}$=$\frac{3V}{0.2A}$=15Ω，R為6Ω，則R_滑=15Ω-6Ω=9Ω．
因此滑動變阻器連入電路中的阻值變化范圍應(yīng)為0～9Ω．
故答案為：（1）C；E；（2）見上圖；（3）0～9．

點評 此題是探究“電阻一定時，電流與電壓的關(guān)系”的實驗，考查了學(xué)生對儀器量程的選擇，這是在實際操作中常遇到的問題，但分析起來難度比較大一些，屬于難點內(nèi)容．在題目中還考查了有關(guān)電路圖和實物電路的連接及最值的求法．