欣欣利用如圖*所示的電路，探究通過“導體的電流跟電阻的關係”。實驗器材：電源（電壓恆為4.5V），電流表、電壓...

問題詳情：

欣欣利用如圖*所示的電路，探究通過“導體的電流跟電阻的關係”。 實驗器材：電源（電壓恆為 4.5V），電流表、電壓表各一隻，開關，三個定值電阻（5Ω、10Ω、15Ω），兩隻滑動變阻器（*“10Ω   2A”、乙“20Ω   1A”），導線若干。

(1)用筆畫線代替導線完成圖*電路的連接；

（_____________）

(2)實驗中欣欣發現，無論怎樣移動滑動變阻器的滑片，兩電錶的指針始終處於圖乙所示的狀態，則電路故障可能是_______；

(3)排除故障後，多次改變 R 的阻值，根據實驗數據畫出如圖*所示的 I-R 圖像，得 到的結論是_______ ；

(4)在上述實驗中，欣欣用 10Ω的電阻替換5Ω的電阻，為了完成實驗，他應該將滑 動變阻器的滑片向 ______ 端移動（選填“A”或“B”），使電壓表示數為______________V；

(5)當欣欣改用 15Ω的電阻繼續實驗時，發現無論怎樣移動滑動變阻器的滑片，都無法使電壓表的示數達到實驗要求的值，則欣欣選用的滑動變阻器的規格是______（選填“*”或“乙”），如果串一個定值電阻就能完成實驗，那麼這個定值電阻的範圍是________；

(6)除了更換滑動變阻器的方案以外，欣欣想到原有器材不變，調整定值電阻兩端的 電壓也可以完成實驗，他應控制定值電阻兩端的電壓範圍是________。

【回答】

    定值電阻斷路    在電壓不變時，通過導體的電流與電阻成反比    A    2.5    *    2~12Ω    2.7V∼3V   

【詳解】

(1)將電壓表並聯在定值電阻的兩端，如圖所示；

(2)乙圖中，左表為電壓表，示數滿偏，説明電壓表與電源連通；右邊為電流表示為0，説明電路斷路或總電阻很大，由此可知，與電壓表並聯的定值電阻斷路了。

(3)由圖*所示圖象可知：通過電阻的電流與電阻值的乘積為2.5保持不變，是一個定值，這説明：在電壓不變時，電流與電阻成反比。

(4)根據圖*所示的I−R圖象知，電阻兩端的電壓

U=IR=5V×0.5A=2.5V

閉合開關發現電壓表的示數變大，為保持電阻的電壓不變，應增加變阻器分得的電壓，根據分壓原理可知，應增大變阻器連入電路中的電阻，他應該將滑動變阻器的滑片向A端移動，使電壓表示數為2.5V。

(5)當用15Ω的電阻繼續實驗時，即使將“10Ω2A”的變阻器變阻器的全部電阻10Ω連入電路，由歐姆定律，此時電路中的電流

I== =0.18A

電壓表的最小示數

U小=IR=0.18A×15Ω=2.7V>2.5V

所以，他發現無論怎樣移動滑動變阻器的滑片，都無法使電壓表的示數達到實驗要求的值，則小明選用的滑動變阻器的規格是*“10Ω2A”。

如果串一個定值電阻就能完成實驗，則滑動變阻器取最大值10Ω時，R串最小，即滿足

UR=R=2.5V

即

 15Ω=2.5V

解得R串最小=2Ω；

滑動變阻器取最小值0時，R串最大，即滿足

UR=R=2.5V

即

 15Ω=2.5V

解得R串最大=12Ω，故這個定值電阻的範圍是212Ω。

(6)由(5)知，使用“10Ω2A”的滑動變阻器時，電壓表能達到的最小示數為2.7V；電壓表量程為0∼3V，當電壓表示數U大=3V時， 滑動變阻器分得的電壓

U滑2=4.5V−3V=1.5V

當定值電阻為15Ω時，根據分壓原理有

=

則

R滑=×15Ω=×15Ω=7.5Ω

該滑動變阻器能滿足要求，所以，電壓表的最大示數可以為3V；

綜上，除了更換滑動變阻器的方案以外，小明想到原有器材不變，調整定值電阻兩端的電壓也可以完成實驗，他應控制定值電阻兩端的電壓範圍是2.7V∼3V。

知識點：電流與電壓和電阻的關係

題型：實驗,探究題