Question

【題目】小紅為探究“電流與電阻的關系”，設計了如圖甲所示的電路，用到的器材有：電源（電壓3V不變），標有“20Ω 1A"字 樣的滑動變阻器，電流表、電壓表、三個阻值分別為5Ω、10Ω、15Ω的定值電阻、開關及導線若干。

圖甲 圖乙

（1）電路連接完畢，閉合開關前，滑動變阻器的滑片應置于_____（選填“A"或“B"）端；

（2）閉合開關，發現電流表示數幾乎為零，電壓表示數不為零。出現這種現象的原因可能是定值電阻R__________（選填“斷路”或“短路"）；

（3）小紅排除故障后，電路中接入5Ω電阻時，移動滑動變阻器的滑片使電壓表示數為U，此時電流表的示數如圖乙所示；接著用10Ω電阻替換5Ω電阻接入電路再次實驗，此時應將電壓表的示數調為________V，再記錄此時電流表的示數；然后用15Ω電阻替換10Ω電阻繼續實驗，她發現無論如何調節滑動變阻器的阻值，電壓表示數都無法調至U，原因可能是_______（答一種情況即可）。

Answer 1

【答案】B 斷路 1 滑動變阻器最大阻值太小

【解析】

（1）電路連接完畢，閉合開關前，為保護電路，滑動變阻器的滑片應置于阻值最大處；
（2）閉合開關，發現電流表示數幾乎為零，可能電路出現斷路，由電壓表示數不為零分析故障的位置；
（3）根據電流表選用小量程確定分度值讀數，由歐姆定律得出電壓表示數；研究電流與電阻關系實驗時，要控制電阻的電壓不變；探究電流與電阻的關系，應保持電阻兩端的電壓不變；根據串聯電路電壓的規律求出變阻器分得的電壓，根據分壓原理，求出當接入15Ω電阻時變阻器連入電路中的電阻。

（1）電路連接完畢，閉合開關前，滑動變阻器的滑片應置于阻值最大處的B端；

（2）若R短路，則電壓有示數為0，電路為通路，電流表有示數，不符合題意；若R斷路，發現電流表示數幾乎為零，電壓表串聯在電路中測電源電壓，有示數，符合題意，故出現這種現象的原因可能是定值電阻R斷路；

（3）小紅排除故障后，電路中接入5Ω電阻時，移動滑動變阻器的滑片使電壓表示數為U，此時電流表的示數如圖乙所示，電流表選用小量程，分度值為0.02A，電流為0.2A，由歐姆定律，電壓表示數為：U=IR=0.2A×5Ω=1V；研究電流與電阻關系實驗時，要控制電阻的電壓不變，故接著用10Ω電阻替換5Ω電阻接入電路再次實驗，此時應將電壓表的示數調為1V，再記錄此時電流表的示數；電阻兩端的電壓始終保持U=1V，根據串聯電路電壓的規律，變阻器分得的電壓：U滑=3V-1V=2V，變阻器分得的電壓為電壓表示數的倍，根據分壓原理，當接入15Ω電阻時，變阻器連入電路中的電阻為：R滑=2×5Ω=30Ω，故為了完成整個實驗，應該選取最大阻值至少30Ω的滑動變阻器，題中變阻器的最大電阻為20Ω，故用15Ω電阻替換10Ω電阻繼續實驗，她發現無論如何調節滑動變阻器的阻值，電壓表示數都無法調至U，原因可能是：滑動變阻器的最大電阻太小。