Question

12．小紅利用如圖甲所示的電路探究“電流與電阻的關(guān)系”．已知電源電壓為6V且保持不變，有三種規(guī)格滑動變阻器可供選擇：0～40Ω，0～30Ω，0～20Ω．用到的電阻R的阻值分別為25Ω、20Ω、15Ω、10Ω、5Ω，實驗中控制電阻R兩端的電壓為2.5V不變．
（1）為完成整個實驗，應(yīng)該選取規(guī)格為0～40Ω的滑動變阻器；
（2）連好電路閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)無論怎樣移動滑動變阻器的滑片，電壓表有示數(shù)，電流表沒有示數(shù)，則故障可能是電阻R斷路；
（3）排除故障后實驗中將定值電阻R的阻值由25Ω依次更換為20Ω、15Ω、10Ω、5Ω，為使電壓表的示數(shù)不變，則每次閉合開關(guān)后都應(yīng)該將滑動變阻器的滑片P依次向左移（選填“左”或“右”）．

Answer 1

分析 （1）實驗中控制電阻R兩端的電壓為2.5V不變，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出滑動變阻器兩端的電壓，當(dāng)定值電阻的阻值最大時電路中的電流最小，滑動變阻器接入電路中的電阻最大，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點和歐姆定律得出等式即可求出滑動變阻器接入電路中的最大阻值，據(jù)此確定滑動變阻器的規(guī)格；
（2）電壓表有示數(shù)說明電壓表兩接線柱與電源之間是通路，電流表沒有示數(shù)說明電路斷路，即電壓表并聯(lián)部分?jǐn)嗦罚?br />（3）根據(jù)定值電阻的阻值變化可知電路中總電阻的變化，根據(jù)歐姆定律可知電路中電流的變化和滑動變阻器兩端的電壓變化，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點可知電壓表示數(shù)的變化，然后判斷電壓表示數(shù)不變時滑片移動的方向．

解答 解：（1）實驗中控制電阻R兩端的電壓為2.5V不變，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，滑動變阻器兩端的電壓：
U_滑=U-U_R=6V-2.5V=3.5V，
當(dāng)定值電阻的阻值最大R=25Ω時，滑動變阻器接入電路中的電阻最大，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，由I=$\frac{U}{R}$可得，電路中的電流：
I=$\frac{{U}_{R}}{R}$=$\frac{{U}_{滑}}{{R}_{滑}}$，即$\frac{2.5V}{25Ω}$=$\frac{3.5V}{{R}_{滑}}$，
解得：R_滑=35Ω，
所以，滑動變阻器的最大阻值不小于35Ω，即選擇0～40Ω；
（2）連好電路閉合開關(guān)，無論怎樣移動滑動變阻器的滑片，電壓表有示數(shù)，電流表沒有示數(shù)，
說明電壓表并聯(lián)部分?jǐn)嗦罚�可能是電阻R斷路；
（3）將定值電阻R的阻值由25Ω依次更換為20Ω、15Ω、10Ω、5Ω時，電路中的總電阻變小，
由I=$\frac{U}{R}$可知，電路中的電流變大，
由U=IR可知，滑片不移動時，其兩端的電壓變大，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，電壓表的示數(shù)變小，
要使電壓表的示數(shù)不變，應(yīng)增大電路中的電流，即滑片左移減少接入電路中的電阻．
故答案為：
（1）0～40Ω；
（2）電阻R斷路；
（3）左．

點評 本題以探究“電流與電阻的關(guān)系”實驗為背景考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律、電路的動態(tài)分析、電路故障的判斷，知道定值電阻的阻值最大時滑動變阻器接入電路中的電阻最大是關(guān)鍵．