Question

13．為探究導體中的電流與電阻的關系，實驗室提供的器材有：電源（電壓恒為6V）、電流表、電壓表、五個定值電阻（阻值分別為6Ω、8Ω、12Ω、16Ω、20Ω）、滑動變阻器（1A 20Ω）、開關、導線若干．

（1）請用筆畫線代替導線，在圖甲中把電路連接完整．
（2）電路連接后，小華將滑動變阻器的觸頭移至最左端，閉合開關時發(fā)現(xiàn)電壓表的指針偏轉超過其量程，電流表示數(shù)不為零，則他接下來應進行的操作中，最合理的是D．
A．立即將滑動變阻器的觸頭移至最右端
B．斷開開關，將電壓表接入電路的量程改為15V
C．斷開開關，檢查定值電阻是否發(fā)生斷路
D．斷開開關，檢查滑動變阻器是否發(fā)生短路
（3）排除故障后，當定值電阻阻值為6Ω時，電壓表的示數(shù)如圖乙所示，其值為2.4V．若將定值電阻阻值換為8Ω時，則應將滑動變阻器的觸頭向左移動，才能完成第二組數(shù)據的測量．
（4）測量第三組數(shù)據時，小華想換用阻值為20Ω的定值電阻，你認為可行嗎？不行．
若想完成接下來的實驗，還可換用阻值為12Ω的定值電阻．

Answer 1

分析 （1）掌握實物電路的連接，特別是電流表、電壓表和滑動變阻器的接法，特別是電流表、電流表量程和正負接線柱的接法，滑動變阻器要接一上一下；
（2）電流表示數(shù)不為零，說明電路中無斷路現(xiàn)象，電壓表的指針偏轉超過其量程，說明電阻兩端的電壓太大，根據各項進行分析；
（3）確定電壓表的量程和分度值，讀出電壓表的示數(shù)，根據串分壓的知識判斷電阻增大后，電壓表的示數(shù)變化，從而判斷出滑動變阻器阻值的變化；
（4）計算當電阻為20Ω時，計算出滑動變阻器的最大阻值的最小值，便可得出結論．

解答 解：（1）將電流表、電阻、滑動變阻器串聯(lián)起來，使電流從電流表的正接線柱流入，負接線柱流出，滑動變阻器已接了下面一個接線柱，應再接上面一個接線柱，如圖所示：
；
（2）將滑動變阻器的觸頭移至最左端，此時滑動變阻器的阻值最大，閉合開關時發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)不為零，則電路中未發(fā)生斷路；若滑動變阻器短路，則電壓表測電源電壓為6V，而圖甲中電壓表量程為0～3V，故電壓表的指針偏轉超過其量程；故選D．
（3）由圖乙知，電壓表的量程為0～3V，分度值為0.1V，示數(shù)為2.4V；
探究電流與電阻的關系實驗中，應保持定值電阻的電壓保持不變；
當將6Ω的電阻換為8Ω時，若滑片的位置不動，根據串聯(lián)分壓原理可知，定值電阻的電壓將變大；為使定值電阻的電壓減小為原來的電壓值，則應增大變阻器兩端的電壓，應增大變阻器接入電路的阻值，由圖可知，應將滑片向左移動．
（4）由3小題可知，實驗中應保持定值電阻的電壓為2.4V不變；
若換為阻值為20Ω的電阻，則電路中的電流為：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.4V}{20Ω}$=0.12A，
此時滑動變阻器接入電路的阻值應為：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{6V-2.4V}{0.12A}$=30Ω，而滑動變阻器的最大阻值為20Ω，達不到要求；
當滑動變阻器的阻值最大為20Ω時，電路中的電流：I′=$\frac{{U}_{滑}}{{R}_{滑}}$=$\frac{6V-2.4V}{20Ω}$=0.18A，
此時電阻的阻值為R′=$\frac{U′}{I′}$=$\frac{2.4V}{0.18A}$=13.3Ω，即換用的定值電阻的阻值不能超過13.3Ω，所以還可換用12Ω的電阻做實驗．
故答案為：（1）見上圖；（2）D；（3）2.4；左；（4）不行；12Ω．

點評 此題是探究電流與電阻的關系，考查了控制變量法在實驗中的應用及電路故障的分析，實驗中涉及到了有關串分壓的知識及歐姆定律的應用．