Question

【题目】物理课外兴趣小组利用如图所示的电路图进行一些电学实验,其中电阻R有20Ω、15Ω、10Ω、5Ω、1Ω五个供选择,滑动变阻器的规格是“10Ω 1A”，电源电压5V保持不变。

(1)用笔画线代替导线将图中电流表准确接入电路；

（__________）

(2)在做“探究导体的电流与电阻的关系”的实验时:

①选用哪三个电阻更合适?答：_________________；

②此实验对电阻两端电压的控制有什么要求?答:_____________________；

③按要求接入电阻后闭合开关,发现电流表指针几平不动,电压表指针向右偏转且超过满刻度，原因可能是___________________________________；

(3)用一根导线代替电流表接入电路进行测量未知电阻的实验,R先选用5Ω的电阻接入电路,移动滑动变阻器的滑片使电压表示数为2V，然后保持滑动变阻器的滑片不动,用代替5Ω电阻接入电路,此时电压表示数为3V则的阻值为______Ω.

Answer 1

【答案】 15Ω、10Ω和5Ω 保持不变 定值电阻R断路 11.25

【解析】

先根据滑动变阻器的规格是“10Ω/1A”，确定电路中允许通过的最大电流，再根据选用最小的电阻，由欧姆定律计算电压表的最大示数，最后根据分压原理，判断换上较大的5Ω、10Ω…的电阻时，求出变阻器连入电路中的阻值大小与10Ω比较；从而确定可以接入电路的定值电阻；注意根据串联电路电压的规律和分压原理时，本实验要求电压表示数不变，由欧姆定律可知电路中的最大电流，从而确定电流表的量程，并将电流表串联在电路中。

电流表无示数，说明电路某处断路；电压表指针向右偏转且超过满刻度，说明电压表的正负接线柱与电源两极相连，并且电源电压大于电压表的量程；

先根据欧姆定律求出5Ω电阻接入电路时的电流，然后根据串联电路电压规律和欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的阻值；再根据欧姆定律求出Rx 接入电路时的电流，最后根据欧姆定律的应用计算Rx 的阻值即可。

根据题意知道，变阻器允许通过的最大电流为1A，所以，当选用R5 =1Ω的定值电阻时，根据欧姆定律，电压表最大示数是：U5 =I大 R5 =1A×1Ω=1V；由图知道，电压表使用的是3V量程，此时变阻器的电压是：5V-1V=4V，根据串联电路电压的规律结合分压原理知道，变阻器连入电路中的电阻是：，说明若用1Ω的定值电阻时，实验无法完成；

同理，若选用R1 =20Ω的定值电阻， R滑 =10Ω时，根据分压原理知道，此时，所以，电压表的示数是：，即说明若用20Ω的定值电阻时，实验无法完成；

同理，若选用R2 =15Ω的定值电阻，R滑 =10Ω时，根据分压原理知道，电压表的示数是：，说明若用15Ω的定值电阻时，实验可以完成；

若选用R4=5Ω的定值电阻，当其两端电压为最大值3V时，电路中的最大电流是：，说明若用5Ω的定值电阻时，实验可以完成；

综上所述知道，R滑 随R定 的增大而增大，所以应选用15Ω、10Ω、5Ω的定值电阻，做“探究导体的电流与电阻的关系”的实验，电流表量程应选择0～0.6A；

（1）根据以上分析知道，电流表量程应选择0～0.6A ，所以电流表准确接入电路如下：

(2) ①综上所述知道，在做“探究导体的电流与电阻的关系”的实验时，应选用15Ω、10Ω、5Ω的定值电阻，实验可以完成；

②电压表测量的是定值电阻的电压，由以上分析知道，电压表示数最大是3V，说明实验时对电阻两端电压应控制在3V不变；

③若电流表无示数，则说明电路某处断路；电压表指针向右偏转且超过满刻度，则说明电压表的正负接线柱与电源两极相连，并且电源电压大于电压表的量程，即说明定值电阻R断路；

（3）当5Ω电阻接入电路时，电压表示数为2V时，电路中的电流是：

此时滑动变阻器接入电路的阻值是：

当Rx 接入电路时，电路中的电流是：

由I=知道，的阻值是：