Question

【題目】如圖所示是探究“電流與電阻關(guān)系”的電路圖，滑動變阻器R2的規(guī)格為“10Ω0.5A”，電源電壓保持不變。

（1）在某次實(shí)驗(yàn)中，規(guī)范操作實(shí)驗(yàn)，閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)電流表沒有示數(shù)，電壓表示數(shù)為3V，且故障只發(fā)生在R1或R2上，則電路故障是______，還可以得出電源電壓為______V。

（2）小爽同學(xué)先后取R1為5Ω、10Ω、20Ω進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，每次實(shí)驗(yàn)時電壓表示數(shù)均為2V，當(dāng)繼續(xù)將R1換為40Ω時，發(fā)現(xiàn)無論如何調(diào)節(jié)滑動變阻器，電壓表示數(shù)總是______（大于/小于/等于）2V．在不改變原來電路連接，且不更換或增減器材的前提下，小俊同學(xué)提出：可以每次將電壓表示數(shù)都控制為UV=______V，將滑動變阻器調(diào)至最大阻值，恰好能將R1換成40Ω完成第四次實(shí)驗(yàn)。在小俊提出的方案中，為確保電路中各元件的安全，UV不能超過______V。

Answer 1

【答案】R1斷路 3 大于 2.4 2.5

【解析】

（1）若電流表示數(shù)為0，說明電路可能斷路；電壓表有示數(shù)，說明電壓表與電源連通，則與電壓表并聯(lián)的支路以外的電路是完好的，則與電壓表并聯(lián)的電阻所在支路斷路了；

（2）由滑動變阻器R2的規(guī)格為“10Ω 0.5A”表示的含義，研究電流與電阻關(guān)系時，要控制電壓表示數(shù)為UV不變，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律和分壓原理，當(dāng)將R1換為40Ω時，變阻器的最大電阻10Ω連入電路中時，求出電壓表最小示數(shù)；當(dāng)變阻器允許通過的最大電流為0.5A，此時對應(yīng)時接入最小的定值電阻時，由歐姆定律求電壓表最大示數(shù)。

(1)經(jīng)分析,在某次實(shí)驗(yàn)中,規(guī)范操作實(shí)驗(yàn),閉合開關(guān)后,發(fā)現(xiàn)電流表沒有示數(shù),電壓表示數(shù)為3V,且故障只發(fā)生在R1或R2上,則電路故障是R1斷路，此時電壓表測電源電壓，得出電源電壓為3V。

(2)滑動變阻器R2的規(guī)格為“10Ω0.5A”，表示變阻器的最大電阻為10Ω。研究電流與電阻關(guān)系時,要控制電壓表示數(shù)為UV不變，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，變阻器分得的電壓為：UUV，根據(jù)分壓原理：=,即1=，①，因電源電壓U=3V和電壓表示數(shù)UV不變,故①左邊為一定值,右邊也為一定值,故當(dāng)繼續(xù)將R1換為最大40Ω電阻時，對應(yīng)的變阻器的最大電阻10Ω連入電路中，此時電壓表示數(shù)：UV=×3V=2.4V，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律,控制不變的電壓UV越小,變阻器分得的電壓越大,根據(jù)分壓原理,最大,由①式得等式左邊最大,即最大,故此時UV=2.4V為電壓表的最小示數(shù)，故電壓表示數(shù)總是大于2V；故在不改變原來電路連接,且不更換或增減器材的前提下,小俊同學(xué)提出可以每次將電壓表示數(shù)都控制為UV﹦2.4V,將滑動變阻器調(diào)至最大阻值,恰好能將R1換成40Ω完成第四次實(shí)驗(yàn)；滑動變阻器R2的規(guī)格為“10Ω0.5A”，表示變阻器允許通過的最大電流為0.5A，由歐姆定律，此時電路中的總電阻最小，此時對應(yīng)時接入最小的定值電阻5Ω，由歐姆定律，電壓表最大示數(shù)：U′V=I最大×R1=0.5A×5Ω=2.5V。即為確保電路中各元件的安全,UV不能超過2.5V。