Question

【题目】在研究“导体电流与电阻关系”的实验中，同学们利用了阻值分别为10Ω、20Ω、30Ω、40Ω的定值电阻和滑动变阻器讲行了探究，如图，已知变阻器规格是“20Ω2A”，学生电源调至15V．

（1）用笔画线代替导线，将图甲中的电路连接完整；

（__________）

（2）在连接电路的过程中，开关应处于___________状态；

（3）闭合开关前，电流表指针如图乙所示，对电流表的操作应该是___________；

（4）正确连线后，闭合开关，移动滑片，此时眼晴应观察___________ （选填“电流表”或“电压表”）．此实验中，滑动变阻器除了保护电路外还有______________________的作用；

（5）某次实验时，电流表示数如图丙所示，为___________ A；

（6）为了顺利完成实验，R两端的电压不得低于___________ V；

（7）利用如图甲所示电路探究电流与电压的关系时，若定值电阻R=40Ω，电流表和电压表的量程可任意选取，且电源电压可调，要求滑动变阻器的滑片从一端调至另一端的过程中，电流表和电压表指针的偏转角度始终既不小于满偏的三分之一又不超过量程，则电源电压的取值范围是___________．

Answer 1

【答案】 断开 调零 电压表 保持电阻两端的电压不变 0.2 10 12V≤U≤15V

【解析】

(1)实验中电压表应测定值电阻两端的电压，由此连图；

(2)在连接电路的过程中，应使开关处于断开状态；

(3)由图乙，电流表指针没有指在零刻度线上，使用电流表前应对电流表进行机械调零，使指针指在零刻度线上；

(4)探究导体电流与电阻的关系时，必须控制导体两端的电压值一定，所以眼睛应盯着电压表；此实验中滑动变阻器有两个作用：一是保护电路，二是保持电阻两端的电压不变；

(5)根据电流表量程和分度值读出丙图中其示数；

(6)当阻值为40Ω的定值电阻与整个滑动变阻器串联时，电压表的示数最小，根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流，再根据欧姆定律求出电压表保持的最小电压；

(7)①若电流表选取的量程为03A，电流表满偏的为1A，算出此时R两端的电压，再与电压表的量程对比，判断出电流表的量程；②若电流表选取的量程为00.6A，电流表满偏的为0.2A，算出此时R两端的电压，再与电压表的量程对比，判断出电压表的量程；由题意可知电流表的示数范围为0.20.6A，根据≥0.2A，≤0.6A，判断出电源电压的范围；电压表的示数范围为515V，则40Ω≥5V，40Ω≤15V，再判断出电源电压的范围，找出电源电压的公共范围．

(1)[1]将电压表的负接线柱与电阻R的右接线柱相连，如图所示：

(2)[2]在连接电路的过程中，开关应处于断开状态；

(3)[3]电流表指针没有指在零刻度线上，应先对电流表调零；

(4)[4]探究导体电流与电阻的关系时，必须控制导体两端的电压值一定，因此闭合开关，移动滑片时眼睛应观察电压表；

[5]此实验中滑动变阻器的另一个作用是保持电阻两端的电压不变；

(5)[6]由图丙，电流表的量程为00.6A，分度值0.02A，示数为0.2A；

(6)[7]当阻值为40Ω的定值电阻与整个滑动变阻器串联时，电路中的电流为：

，

定值电阻两端的电压为：

，

也就是说，为了保证在滑动变阻器电阻范围内完成本实验，定值电阻两端的电压不能低于10V；

(7)[8]①若电流表选取的量程为03A，电流表满偏的为1A，

此时R两端的电压为：

，

所以电流表选取03A的情况应舍去；

②若电流表选取的量程为00.6A，电流表满偏的为0.2A，

此时R两端的电压为：

，

所以电压表应选取03V量程的情况应舍去，故电流表量程只能为00.6A，电压表量程只能为015V；由题意可知电流表的示数范围为0.20.6A，则有

≥0.2A，

≤0.6A，

解得12V≤U≤24V；

电压表的示数范围为515V，当滑动变阻器阻值最大时，则有

40Ω≥5V，

40Ω≤15V

解得7.5V≤U≤22.5V；

当滑动变阻器电阻最小时，则有5V≤U≤15V

综上电源电压取值范围为12V≤U≤15V．