欣欣利用如图*所示的电路，探究通过“导体的电流跟电阻的关系”。实验器材：电源（电压恒为4.5V），电流表、电压...

问题详情：

欣欣利用如图*所示的电路，探究通过“导体的电流跟电阻的关系”。 实验器材：电源（电压恒为 4.5V），电流表、电压表各一只，开关，三个定值电阻（5Ω、10Ω、15Ω），两只滑动变阻器（*“10Ω   2A”、乙“20Ω   1A”），导线若干。

(1)用笔画线代替导线完成图*电路的连接；

（_____________）

(2)实验中欣欣发现，无论怎样移动滑动变阻器的滑片，两电表的指针始终处于图乙所示的状态，则电路故障可能是_______；

(3)排除故障后，多次改变 R 的阻值，根据实验数据画出如图*所示的 I-R 图像，得 到的结论是_______ ；

(4)在上述实验中，欣欣用 10Ω的电阻替换5Ω的电阻，为了完成实验，他应该将滑 动变阻器的滑片向 ______ 端移动（选填“A”或“B”），使电压表示数为______________V；

(5)当欣欣改用 15Ω的电阻继续实验时，发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片，都无法使电压表的示数达到实验要求的值，则欣欣选用的滑动变阻器的规格是______（选填“*”或“乙”），如果串一个定值电阻就能完成实验，那么这个定值电阻的范围是________；

(6)除了更换滑动变阻器的方案以外，欣欣想到原有器材不变，调整定值电阻两端的 电压也可以完成实验，他应控制定值电阻两端的电压范围是________。

【回答】

    定值电阻断路    在电压不变时，通过导体的电流与电阻成反比    A    2.5    *    2~12Ω    2.7V∼3V   

【详解】

(1)将电压表并联在定值电阻的两端，如图所示；

(2)乙图中，左表为电压表，示数满偏，说明电压表与电源连通；右边为电流表示为0，说明电路断路或总电阻很大，由此可知，与电压表并联的定值电阻断路了。

(3)由图*所示图象可知：通过电阻的电流与电阻值的乘积为2.5保持不变，是一个定值，这说明：在电压不变时，电流与电阻成反比。

(4)根据图*所示的I−R图象知，电阻两端的电压

U=IR=5V×0.5A=2.5V

闭合开关发现电压表的示数变大，为保持电阻的电压不变，应增加变阻器分得的电压，根据分压原理可知，应增大变阻器连入电路中的电阻，他应该将滑动变阻器的滑片向A端移动，使电压表示数为2.5V。

(5)当用15Ω的电阻继续实验时，即使将“10Ω2A”的变阻器变阻器的全部电阻10Ω连入电路，由欧姆定律，此时电路中的电流

I== =0.18A

电压表的最小示数

U小=IR=0.18A×15Ω=2.7V>2.5V

所以，他发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片，都无法使电压表的示数达到实验要求的值，则小明选用的滑动变阻器的规格是*“10Ω2A”。

如果串一个定值电阻就能完成实验，则滑动变阻器取最大值10Ω时，R串最小，即满足

UR=R=2.5V

即

 15Ω=2.5V

解得R串最小=2Ω；

滑动变阻器取最小值0时，R串最大，即满足

UR=R=2.5V

即

 15Ω=2.5V

解得R串最大=12Ω，故这个定值电阻的范围是212Ω。

(6)由(5)知，使用“10Ω2A”的滑动变阻器时，电压表能达到的最小示数为2.7V；电压表量程为0∼3V，当电压表示数U大=3V时， 滑动变阻器分得的电压

U滑2=4.5V−3V=1.5V

当定值电阻为15Ω时，根据分压原理有

=

则

R滑=×15Ω=×15Ω=7.5Ω

该滑动变阻器能满足要求，所以，电压表的最大示数可以为3V；

综上，除了更换滑动变阻器的方案以外，小明想到原有器材不变，调整定值电阻两端的电压也可以完成实验，他应控制定值电阻两端的电压范围是2.7V∼3V。

知识点：电流与电压和电阻的关系

题型：实验,探究题