Question

【題目】在探究“電流跟電壓、電阻關系”的實驗中：
（1）小明設計了圖甲所示的電路圖，請你用筆畫線代替導線幫助他將圖乙實物電路連接完整，要求滑片在右端滑動變阻器的阻值最大．
（2）小明進行了以下實驗操作： 步驟1：保持定值電阻R的阻值不變，閉合開關S后，使R兩端的電壓成倍數變化，如2V、4V、6V，分別讀出并記錄對應于不同電壓下的電流表示數，比較每次電流表的示數是否成整數倍的變化．
步驟2：保持每次定值電阻兩端電壓保持不變，換用不同的定值電阻，使電阻成整數倍的變化，如5Ω、10Ω、15Ω，分別讀出并記錄對應于不同阻值的電流表的示數，比較每次的電阻值與電流值的乘積是否相等．
分析：
①小明設計“步驟1”的目的是為了探究 ．
②小明做“步驟2”時，選一個“5Ω”的電阻，測得電流表示數為0.2A，當換“10Ω”來做時，發現電流表的示數不是0.1A，（不考慮溫度對電阻的影響），你認為電流表的讀數將會是（填“大于”、“小于”）0.1A，滑片應該向（選填“左”、“右”）移動．此時手和眼睛的分工是：手調節；眼睛觀察 ．
（3）實驗中電流表出現故障，小明查看說明書發現電流表結構示意圖如圖丙所示，其中ad是閉合電路中的部分電路，電流表A的滿偏電流（通過電流表的最大電流）是0.1A，定值電阻R3=50Ω． 說明書還介紹：
①若通過a點電流是0.6A，將單刀雙擲開關S接到b，電流表A滿偏．
②若通過a點電流是3.0A，將單刀雙擲開關S接到c，電流表A滿偏．
可求出電阻R1=Ω，電阻R2=Ω．
若電阻R1和R2中有一個損壞導致斷路，在通過a點的電流不超過0.1A的情況下，要找出損壞的電阻，應使單刀雙擲開關S連接到（選填“b”或“c”）通過觀察電流表的示數進行判斷．

Answer 1

【答案】
（1）解：如下圖所示：

（2）在電阻一定時，導體中的電流和它兩端的電壓關系；大于；右；滑動變阻器；電壓表的示數為1V
（3）2；8；c
【解析】解：（1）將滑動變阻器串聯在電路中，滑片位于最右端B時，滑動變阻器接入電路的電阻值最大，則滑動變阻器的下面應接左邊的接線柱；根據題意電壓表測量范圍超過3V，應選擇0﹣15V量程， （2）①在步驟1中，保持定值電阻R的阻值不變，使R兩端的電壓成倍數變化，如2V、4V、6V，所以探究的是導體中的電流與導體兩端的電壓的關系． ②由步驟2中的數據可知，在滑動變阻器的電阻值Rp不變的情況下，電路中由于將5Ω的定值電阻R1換成10Ω的定值電阻R2 ， 使整個電路的電阻值R總增大．利用公式I= 可知，電路中的總電流I減小．此時滑動變阻器兩端的電壓Up=IRp，由于Rp不變，I減小，導致了Up的減小，而定值電阻兩點之間的電壓等于總電壓減去滑動變阻器兩端的電壓，由于滑動變阻器兩端的電壓減小導致了定值電阻兩點之間的電壓增大，原來定值電阻R1兩端的電壓為1V，現在定值電阻R2兩端的電壓要大于1V，所以定值電阻R2中的電流大于0.1A；
要使定值電阻R2兩點之間的電壓U2等于1V．根據公式U2=IR2可知，R2為10Ω不變，只能減小電路中的電流I，所以要使電路中的電阻增大，即滑片P向右端移動增大電阻．當導體兩端的電壓為1V時，停止移動滑片，所以此時要眼睛看著電壓表，用手來移動滑片．（3）①讀圖可知，將單刀雙擲開關S接到b，則電阻R1、R2串聯后與R3并聯，
此時，電流表A滿偏，則由歐姆定律可得：
電路兩端的電壓為：U=IAR3=0.1A×50Ω=5V，
若通過a點電流是0.6A，根據并聯電路的電流規律可知，
另一支路中的電流：I′=0.6A﹣0.1A=0.5A，
由R1、R2串聯后的總電阻：R總= = =10Ω；②將單刀雙擲開關S接到c，則電阻R2、R3串聯后與與R1并聯，
電流表A滿偏，則R1支路中的電流：I″=3.0A﹣0.1A=2.9A，
由歐姆定律得：U=I″R1…①
U=IA（R3+R2）…②
又因為R1+R2=10Ω…③
聯立①②③，代入數據解得，
R1=2Ω；R2=8Ω；（2）將單刀雙擲開關S接到b，無論電阻R1和R2中哪一個電阻斷路，都會造成支路不通，同時也不會影響電流表A的示數，故不能做出判斷；
將單刀雙擲開關S接到c，如果是R2斷路，則電流表A無示數；如果是電流表A有示數，則電阻R1斷路，因此要找出損壞的電阻，應使單刀雙擲開關S連接到c．
所以答案是：（1）見上圖；（2）①在電阻一定時，導體中的電流和它兩端的電壓關系；②大于；右；滑動變阻器；電壓表的示數為1V；（3）2；8；c．