Question

6．如圖甲所示的電路圖，研究通過導(dǎo)體的電流與電阻的關(guān)系，電源電壓恒為3V，電流表量程是0～0.6A，R是分度值為0.1的電阻箱，R′是規(guī)格為“20Ω 2A”的滑動變阻器．             

（1）按甲圖連接好電路后，閉合開關(guān)S之前，應(yīng)將滑動變阻器R′的滑片滑到b端（選填“a”或“b”）．開始實驗時，發(fā)現(xiàn)電流表和電壓表都有示數(shù)，無論怎樣調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，電壓表和電流表示數(shù)均不變，請你分析電路發(fā)生的故障可能是變阻器同時接了上面兩個接線柱（或變阻器同時接了下面兩個接線柱）．（回答一種即可）
（2）排除故障之后，改變電阻箱的阻值，再調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使電壓表示數(shù)保持不變，記下電阻箱的阻值與對應(yīng)的電流表示數(shù)描在乙圖中，根據(jù)所描點對應(yīng)的數(shù)據(jù)可知，電壓表示數(shù)為2V．該同學(xué)在操作中將電阻箱的阻值有1Ω調(diào)為丙圖的示數(shù)，此時電阻箱的讀數(shù)為5Ω．為了保持上述電壓表的示數(shù)不變，應(yīng)該將滑動變阻器的滑片向b端（選填“a”或“b”）滑動到適當(dāng)?shù)奈恢茫�此時滑動變阻器接入電路中的阻值應(yīng)為2.5Ω．
（3）同學(xué)們在交流討論中提出，既要保證上述電壓表示數(shù)不變，又要使通過電流表的電流不超過其量程，那么電阻箱的阻值最小只能調(diào)為3.4Ω．

Answer 1

分析 （1）為保護電路，在閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑片移至最大阻值處；
無論怎么調(diào)節(jié)變阻器，電壓表和電流表示數(shù)不變，說明變阻器不起作用，接法錯誤；
（2）根據(jù)所描點對應(yīng)的電流和電阻值，根據(jù)U=IR來計算電壓值；
用各指針?biāo)�指的示�?shù)乘以下面的倍數(shù)，然后將所有的數(shù)值相加，即為該電阻箱的讀數(shù)；
電阻變大，兩端電壓變大，為保持電阻兩端的電壓不變，用增大變阻器的阻值；
根據(jù)串聯(lián)電路的特點及歐姆定律計算出變阻器的阻值；
（3）根據(jù)電阻兩端的電壓及最大電流得出電阻箱的最小阻值（注意電阻箱只能讀整數(shù)）．

解答 解：（1）由圖知，在閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑片移至b端，使其阻值最大；
電流表和電壓表都有示數(shù)，說明未發(fā)生斷路或短路現(xiàn)象，無論怎樣調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，電壓表和電流表示數(shù)均不變，說明變阻器不起作用，可能同時接了上面或下面兩個接線柱；
（2）由圖象知，當(dāng)R=5Ω時，電流I=0.4A，可知電阻兩端的電壓U=IR=0.4A×5Ω=2V；
由圖丙知，電阻箱的阻值為0×100Ω+0×10Ω+5×1Ω+0×0.1Ω=5Ω；
電阻值由1Ω換為5Ω，電壓表的示數(shù)將變大，為保持電壓表的示數(shù)不變，應(yīng)增大變阻器的阻值，將滑片向b端滑動；
變阻器兩端的電壓U_滑=3V-2V=1V，所以變阻器的阻值R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{1V}{0.4A}$=2.5Ω；
（3）當(dāng)電流為0.6A時，電阻箱的阻值R′=$\frac{U}{I′}$=$\frac{2V}{0.6A}$≈3.3Ω，取3.4Ω．
故答案為：（1）b；變阻器同時接了上面兩個接線柱（或變阻器同時接了下面兩個接線柱）；（2）2；5；b；2.5；（3）3.4．

點評 本題是研究通過導(dǎo)體的電流與電阻的關(guān)系實驗，考查了滑動變阻器的應(yīng)用、電路故障的分析、電阻箱的讀數(shù)、歐姆定律在串聯(lián)電路中的應(yīng)用，考查全面，能夠從圖象中確定電阻兩端的電壓是關(guān)鍵．