Question

15．小夢在探究“電流與電阻的關系”的實驗中，可供使用的實驗器材有：電源（三節(jié)電池），電流表、電壓表、滑動變阻器、開關各一個，三個定值電阻（5Ω、10Ω、20Ω），導線若干．
（1）小夢連接電路如圖，請你用筆畫線代替導線將實驗電路連接完整．
（2）連接電路后閉合開關，發(fā)現(xiàn)電壓表無示數(shù)，電流表有示數(shù)，則電路中發(fā)生的故障是電阻R₀短路（選填“電阻R₀斷路”或“電阻R₀短路”）．
（3）排除故障后，小夢先將5Ω的電阻連入電路中，閉合開關，移動滑片，使電壓表的示數(shù)為 2V，并記下電流值．
（4）將5Ω電阻換成10Ω電阻后，閉合開關，滑片P應向右（選填“左”或“右”）端移動，直至電壓表示數(shù)為2V，記下相應的電流值．
（5）將10Ω電阻換成20Ω電阻后，閉合開關，無論怎樣調節(jié)滑動變阻器的滑片，電壓表的示數(shù)始終大于2V，實驗無法進行下去．請你寫出一種解決問題的方法，使實驗繼續(xù)進行下去：可以更換電壓更小的電源，或更換更大阻值的滑動變阻器．
（6）實驗時小夢所用的滑動變阻器的最大阻值不能小于25Ω．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電流表與用電器串聯(lián)、電壓表與用電器并聯(lián)；都需要“正進負出”
（2）電壓表無示數(shù)，電流表有示數(shù)，則電路中電阻R₀短路；
（4）根據(jù)串分壓的知識，接入較大的電阻后，電壓表的示數(shù)變大，為使電壓表的示數(shù)不變，應增大滑動變阻器的電阻值；
（5）從電源電壓和滑動變阻器的規(guī)格進行分析；
（6）根據(jù)串分壓的知識，當電阻的阻值最大時，所需的滑動變阻器阻值最大，計算出此時滑動變阻器的阻值得出滑動變阻器的規(guī)格．

解答 解：（1）根據(jù)電流表與用電器串聯(lián)、電壓表與用電器并聯(lián)；都需要“正進負出”，電路連接如圖所示：

（2）電流表有示數(shù)，說明電路中有電流，不是斷路而是短路，電壓表沒有示數(shù)說明電阻R₀短路
（4）把5Ω的換為10Ω后，根據(jù)串分壓的知識，電壓表的示數(shù)變大，要探究電流與電阻的關系，需保持電壓表的示數(shù)不變，應增大滑動變阻器的阻值，將滑片向右端滑動，直到電壓表的示數(shù)為2V；
（5）將10Ω電阻換成20Ω電阻后，當滑動變阻器接入電路的阻值最大時，電壓表的示數(shù)仍大于2V，實驗無法進行下去，由于定值電阻阻值比滑動變阻器的最大值大，所以定值電阻的分壓較大，所以可以更換電壓更小的電源，或更換更大阻值的滑動變阻器；
（6）由題意知，電阻兩端的電壓為2V；
當電阻值為20Ω時，電路中的電流為I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2V}{20Ω}$=0.1A；
則滑動變阻器的阻值應為；R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{4.5V-2V}{0.1A}$=25Ω，所以滑動變阻器的最大阻值不能小于25Ω．
故答案為：（1）見上圖；（2）電阻R₀短路；（4）右；2；（5）可以更換電壓更小的電源，或更換更大阻值的滑動變阻器；（6）25．

點評 本題考查了連接電路圖、電路故障分析、滑動變阻器作用、滑動變阻器調節(jié)等問題，是�？紗栴}，一定要掌握；連接電路圖時，注意電表量程的選擇；本題難點是探究電流跟電阻關系的實驗中，為了保持電阻兩端的電壓不變，根據(jù)串聯(lián)電路的特點和歐姆定律得出定值電阻R與滑動變阻器連入電路的電阻阻值關系．