Question

【題目】在“探究通過導(dǎo)體的電流與電阻的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，小明采用的電路如圖甲所示，實(shí)驗(yàn)中，他始終保持定值電阻R兩端的電壓為6V不變。實(shí)驗(yàn)中所用的部分器材如下：電源（電壓恒為9V），電流表（0﹣0.6A），電壓表（0﹣15V），15Ω、20Ω、25Ω、30Ω和50Ω的定值電阻各一只，滑動(dòng)變阻器（20Ω，1A）。

（1）小明將20Ω的定值電阻接入a、b之間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑片P置于圖中滑動(dòng)變阻器的最_____端；

（2）閉合開關(guān)后，小明發(fā)現(xiàn)無論怎樣調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，電流表示數(shù)始終為零，電壓表示數(shù)始終為9V，已知導(dǎo)線和各處的連接完好。由此推斷，電路中_____（填寫器材名）發(fā)生了_____（選填“短路”或“斷路”）故障；

（3）小明將某定值電阻接入a、b之間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電壓表示數(shù)為6V，此時(shí)電流表的示數(shù)如圖乙所示，則示數(shù)為_____A；

（4）當(dāng)小明將50Ω定值電阻接入a、b之間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，你推測(cè)將出現(xiàn)的一個(gè)不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)現(xiàn)象是_____，其原因是_____；

（5）小明根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出圖丙所示圖象，依此你得出的結(jié)論是：在電壓一定時(shí)，通過電阻R的電流與它的阻值成_____；

（6）若用電阻箱替換定值電阻接在a、b之間，其它實(shí)驗(yàn)條件不變，為完成上述實(shí)驗(yàn)，電阻箱的阻值調(diào)節(jié)范圍是_____。

Answer 1

【答案】右定值電阻斷路0.24電壓表的示數(shù)調(diào)不到6V滑動(dòng)變阻器的最大阻值偏小反比10Ω﹣40Ω

【解析】

（1）閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器滑片應(yīng)置于阻值最大位置，故應(yīng)將滑片P置于圖中滑動(dòng)變阻器的最右端；

（2）閉合開關(guān)后，無論怎樣調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，電流表示數(shù)始終為零，說明電路可能存在斷路，電壓表示數(shù)始終為9V，則電壓表與電源連通，由此推斷，電路中定值電阻發(fā)生了斷路故障；

（3）由圖乙可知，電流表選用0~0.6A的量程，分度值為0.02A，示數(shù)為0.24A；

（4）由題，電源電壓為9V，定值電阻R兩端始終保持電壓為Uab=6V不變，根據(jù)串聯(lián)電路電壓規(guī)律，滑動(dòng)變阻器分得的電壓為U滑=U-Uab=9V-6V=3V，根據(jù)串聯(lián)分壓原理，所以，即要保持定值電阻R兩端的電壓為6V不變，

當(dāng)將50Ω定值電阻接入a、b之間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻為25Ω才能完成實(shí)驗(yàn)，而題目中滑動(dòng)變阻器的最大阻值只有20Ω，由于滑動(dòng)變阻器的最大阻值太小，電壓表的示數(shù)調(diào)不到6V；

（5）由圖丙可知，圖象為過原點(diǎn)的直線，電流I與電阻的倒數(shù)成正比，依此得出的結(jié)論是：在電壓一定時(shí)，通過電阻R的電流與它的阻值成反比；

（6）若用電阻箱替換定值電阻接在a、b之間，其它實(shí)驗(yàn)條件不變，電源電壓為9V，電壓表示數(shù)為6V；

①由串聯(lián)電路電壓關(guān)系可知，滑動(dòng)變阻器分得的電壓為9V-6V=3V，電阻箱的電壓為滑動(dòng)變阻器電壓的2倍，當(dāng)變阻器最大阻值連入電路中時(shí)，根據(jù)串聯(lián)分壓原理，電阻箱的最大阻值為R箱大=2×20Ω=40Ω；

②電流表量程為0~0.6A，當(dāng)電路中電流最大為I大=0.6A時(shí)，根據(jù)歐姆定律，電路的總電阻最小為，

因?yàn)榛瑒?dòng)變阻器兩端的電壓為電阻箱電壓的倍，

由串聯(lián)分壓原理，變阻器連入電路中電阻為電阻箱的電阻的倍，

根據(jù)串聯(lián)電阻的規(guī)律R總小=R箱小+R滑=，

所以電阻箱的最小值為R箱小=10Ω，

因此，其它實(shí)驗(yàn)條件不變，為完成上述實(shí)驗(yàn)，電阻箱的阻值調(diào)節(jié)范圍是10Ω~40Ω。