Question

16．小明在探究“电流与电阻关系”的实验中．
（1）选用两节新干电池做电源，所选电阻最小值为5Ω，滑动变阻器的铭牌上标有“10Ω  1A”字样，他已完成了部分实物连接，请用笔画线将实物图连接好．要求滑片向右移时，电路中电流变大．
（2）小明先将5Ω的电阻连入电路，当连好最后一根线时，发现电压表指针偏转超出量程的一半．小明在实验过程中存在的问题有：①连接电路时，开关未断开；②开关闭合前滑片未置于最大阻值处．
（3）纠正错误后，他闭合开关，调节滑动变阻器的滑片使电压表示数为2V，读出电流表的示数，并记录在表格中．接着进行正确地操作将10Ω的电阻接入电路，为读取正确的电流值，他应将滑动变阻器的滑片向左移，当电压表示数为2V时，停止调节，读出电流表示数．
（4）按照小明的实验设计，为能读出相应的电流值，所选的定值电阻最大值为20Ω．

Answer 1

分析 （1）电流表与定值电阻、滑动变阻器串联接入电路，根据电路中的最大电流选择电流表的量程；滑动变阻器采取“一上一下”连接方式；
（2）连接电路时开关应该是断开的，滑动变阻器的滑片位于最大阻值处，否则会因为电路中电流过大出现损坏仪器的现象；
（3）要探究电流与电阻的关系，需要改变接入电路的定值电阻的阻值，同时保持两端电压一定；然后根据串联电路分压的特点确定滑片移动的方向；
（4）探究电流与电阻的关系，应控制电阻两端电压保持不变；如果定值电阻阻值太大，定值电阻分压太大，把滑动变阻器阻值全部接入电路后，定值电阻两端电压仍会大于电阻两端应保持的电压，无法进行实验；应用串联电路特点与欧姆定律可以求出定值电阻的最大阻值．

解答 解：（1）电流表与定值电阻串联，滑动变阻器采取“一上一下”的连接方式；要求滑片向右移时，电路中电流变大，因电源电压一定，由欧姆定律可知，电路中的电阻变小，所以应接右下端接线柱；
电源电压为3V，所选电阻最小值为5Ω，电路中最大电流为I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3V}{5Ω}$=0.6A，故电流表选择0-0.6A量程；

（2）连接电路时，开关应该是断开的，连接完最后一根导线后发现电压表指针偏转超出量程的一半，造成上述现象的原因可能是：①连接电路时开关没有断开；②开关闭合前滑片未置于最大阻值处．
（3）定值电阻R的阻值由5Ω更换为10Ω时，根据串联电路分压的特点可知，定值电阻两端电压变大，因此需增大滑动变阻器两端电压，即增大滑动变阻器接入电路的阻值，故将滑片向左移动，直到电压表的示数为2V；
（4）电阻两端电压为2V，滑动变阻器两端电压为3V-2V=1V，
当接入电路的阻值太大时，滑动变阻器分压仍小于1V，无法继续进行实验；
当滑动变阻器阻值全部接入电路时，
电路电流I=$\frac{{U}_{滑}}{{R}_{滑最大}}$=$\frac{1V}{10Ω}$=0.1A，
此时接入电路的定值电阻阻值最大，
由I=$\frac{U}{R}$得，R=$\frac{{U}_{R}}{I}$=$\frac{2V}{0.1A}$=20Ω．
故答案为：
（1）见上图；
（2）连接电路时，开关未断开；开关闭合前滑片未置于最大阻值处；
（3）左；电压表示数为2V；
（4）20．

点评 本题考查了实物图的连接、滑动变阻器的使用、欧姆定律的应用、串联电路的特点等知识掌握情况；要明确：探究电流与电阻的关系，应控制电阻两端的电压不变；应用串联电路特点与欧姆定律可以求出定值电阻阻值．