Question

7．在探究“通過導體的電流跟導體電阻的關系”實驗中小亮根據實驗目的設計出實驗電路圖，并按電路圖連接實驗器材如圖所示．其中電源電壓12V不變，滑動變阻器標有“50Ω，1A”字樣．
（1）此實驗中滑動變阻器的作用：控制導體電阻兩端電壓保持不變．
（2）小亮正確連接電路后開始實驗，當電阻箱的示數為10Ω時，閉合開關S，他發現電流表無示數，電壓表的示數為12V．小亮檢查電流表沒有故障，則電路可能出現的故障是電阻箱開路．
（3）他排除電路故障后，在實驗過程中，當改變電阻箱接入電路的阻值時，移動滑動變阻器的滑片可使電阻箱兩端電壓保持6V不變．當小亮將電阻箱的阻值由20Ω調為30Ω時，為保持電阻箱兩端電壓不變，應將滑動變阻器的滑片適當向A端移動．（選填“A”或“B”）
（4）當電阻箱接入電路的阻值為60Ω時，小亮發現無論怎樣移動滑動變阻器的滑片，電壓表的示數始終無法達到6V，小亮同學應采取的措施是C（選填序號）
A．更換一只新的電壓表
B．調節電源的輸出電壓到16V
C．用“1A  100Ω”的滑動變阻器替換原來的滑動變阻器．

Answer 1

分析 （1）實驗過程中，移動滑動變阻器的滑片，改變其連入電路的阻值，目的是改變保持導體電阻兩端的電壓不變；
（2）電壓表有示數，說明與電壓表兩接線柱連接的電路是通路，電流表無示數，說明電路斷路，從而判斷出故障的可能原因；
（3）探究電流與電阻的關系實驗，應控制電阻兩端電壓保持不變，用大電阻替換小電阻后，電阻分壓變大，為保持電壓不變，應移動滑片，增加滑動變阻器接入電路的阻值，增大滑動變阻器的分壓，減小電阻兩端電壓，根據電路圖確定滑片的移動方向；
（4）根據滑動變阻器的最大阻值與定值電阻阻值間的關系，由串聯電路的分壓原理分析電壓表不能達到要求的原因．

解答 解：（1）由題意知，本實驗的目的是探究“通過導體的電流跟導體電阻的關系”，根據控制變量法的要求，應控制導體電阻兩端電壓保持不變；
（2）閉合開關，電壓表示數較大而電流表示數為零，說明在電壓表兩接線柱之間的電路是斷路，其原因可能是電阻箱開路；
（3）探究電流與電阻關系實驗中，應保持電阻兩端電壓不變，將20Ω的電阻改裝成30Ω的電阻，電阻兩端電壓增大，大于6V，由電路圖可知，為保持電阻兩端電壓不變，應向A調節滑動變阻器滑片，
增大滑動變阻器接入電路的阻值，增大滑動變阻器分壓，使電阻兩端電壓變小，直到電壓表示數為6V為止；
（4）當改用60Ω的電阻時，電路中的電流I=$\frac{U}{R}$=$\frac{6V}{60Ω}$=0.1A
滑動變阻器的阻值為：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{U-{U}_{R}}{I}$=$\frac{12V-6V}{0.1A}$=60Ω＞50Ω
無法使電壓表的示數達到實驗要求的值，是由于滑動變阻器的最大阻值太小，把滑動變阻器阻值全部接入電路時，滑動變阻器分得的電壓還是小于6V，不能使電阻兩端達到要求的值，故選C．
故答案為：（1）控制導體電阻兩端電壓保持不變；（2）電阻箱開路；（3）A；（4）C．

點評 本題考查了實驗操作分析、實驗操作改進等問題，實驗操作分析及實驗改進措施是本題的難點，要根據串聯電路的分壓原理認真分析，然后提出改進措施．