Question

20．小红利用如图甲所示的电路探究“电流与电阻的关系”．已知电源电压为6V且保持不变，有三种规格滑动变阻器可供选择：0～40Ω，0～30Ω，0～20Ω．用到的电阻R的阻值分别为25Ω、20Ω、15Ω、10Ω、5Ω，实验中控制电阻R两端的电压为2.5V不变．

（1）请根据图甲，用笔画线代替导线将图乙所示的实物电路连接完整；
（2）为完成整个实验，应该选取规格为0～40Ω的滑动变阻器；
（3）连好电路闭合开关，发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片，电压表有示数，电流表没有示数，则故障可能是定值电阻R处断路；
（4）排除故障后实验中将定值电阻R的阻值由25Ω依次更换为20Ω、15Ω、10Ω、5Ω，为使电压表的示数不变，则每次闭合开关后都应该将滑动变阻器的滑片P依次向左移（选填“左”或“右”）；
（5）若步骤（3）中故障未排除，将乙图中的电阻换成标有“2.5V”完好的小灯泡，调节滑动变阻器后小灯泡能发光（选填“能”或“不能”）．

Answer 1

分析 （1）连接实物图时，应注意电流表电压表量程及电流方向，滑动变阻器要采用“一上一下”的接法；
（2）串联电路中，电阻两端电压与其阻值成正比，电源电压一定，接入电路的电阻最大时，两端电压最大，要保持电压一定，必须串联一个阻值较大的电阻；
（3）电路故障主要分两方面：断路或短路，可以根据电流表或电压表的示数变化情况作出相应的判断；
（4）定值电阻减小时，两端电压相应减小，为保持电压一定，必须调节滑动变阻器滑片，使其接入电路电阻相应变化；
（5）将电阻换为灯泡后，电路完好，可调节小灯泡正常发光．

解答 解：
（1）由于电源电压为6V，所以，电压表选择0～15V量程，滑动变阻器已经连接了左下面的接线柱，上面连接哪一个都可以；如图所示：

（2）$\frac{25Ω}{{R}_{最大}}$=$\frac{2.5V}{6V-2.5V}$
解得R_最大=35Ω，所以应选择0～40Ω的变阻器；
（3）电流表无示数，说明电路发生断路，电压表有示数，说明除定值电阻以外的电路都是通路，所以定值电阻断路；
（4）将定值电阻R的阻值由25Ω依次更换为20Ω、15Ω、10Ω、5Ω时，两端电压相应减小，为保持电阻两端电压不变，必须使滑动变阻器接入电路的电阻相应减小，由图知，滑片必须向左移动；
（5）由于上面故障是电阻断路，更好小灯泡后，电路完好，电源电压超过小灯泡的额定电压，在滑动变阻器的作用下，可使其正常发光．
故答案为：
（1）电路连接如图所示；
（2）0～40Ω；
（3）定值电阻R处断路；
（4）左；
（5）能．

点评 解决此题第2、第4小题的关键是利用串联电路电阻两端电压与其阻值成正比；分析电路故障，应按照电流表或电压表出现的示数异常分别判断．