Question

19．在探究“电流与电阻关系”的实验中提供实验器材如下：电源（提供的电压不变，为4.5Ⅴ），电流表、电压表和开关各一个，四个定值电阻（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω），两个滑动变阻器（规格分别为“20Ω，2A”、“50Ω，1A”），导线若干．

（1）根据图1的电路图用笔画线将图2实物图连接完整（注意选择合理的电流表量程），并将变阻器的滑片调到最大阻值处．
（2）实验时在m、n间先接入5Ω的电阻．闭合开关移动滑片P，使电压表的示数为1.5Ⅴ，并记下相应电流值．然后只在m、n间换上10Ω的电阻并马上闭合开关，电压表的示数变为2.2Ⅴ，此时滑片P应向A （选填“A”或“B”）端移动．移动变阻器滑片的目的是：让变阻器分担的电压变大，使得定值电阻两端的电压仍为1.5V不变．
（3）用同一变阻器完成四个定值电阻的实验，应选择的滑动变阻器规格是50Ω，1A．
（4）实验过程中，只在m、n间换上15Ω的电阻并马上闭合开关．此时发现：电压表的指针没有偏转，电流表读数约为0.22A．若电路中只存在一处故障，则此故障可能是15Ω的定值电阻短路．

Answer 1

分析 （1）由电路图可知，电流表与电阻R串联，可根据电压表的量程和最小定值电阻的阻值确定电路中的最大电流；然后根据电流从正接线流入，负接线柱流出将电流表接入电路中．
（2）探究电流跟电阻的关系时，要保持电阻两端的电压不变，去改变电阻，但当电阻增大时，它两端的电压也随之变化，为保证结论的准确性，要通过调节滑片使电阻两端的电压减小为原来的值，根据串联电路的分压关系去调节即可．
（3）判断滑动变阻器的使用规格，同时要考虑滑动变阻器的电阻和允许通过的最大电流．
（4）据此时电流表和电压表的示数变化判断即可．

解答 解：
（1）由实物图知，电压表选择的是0～3V量程，所以电路中的最大电流I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3V}{5Ω}$=0.6A，所以电流表的量程为0～0.6A，故将电流表“0.6A”的接线柱与开关的右接线柱相连，“-”接线柱与电阻丝的b接线柱相连．如图所示：

（2）当mn两点间的电阻由5Ω更换为10Ω后，AB间的电压将增大，该实验要控制AB间的电压不变，所以下一步的操作是：让滑动变阻器分担的电压变大，从而使得定值电阻的电压仍为1.5V不变，所以只需向左（A）滑动滑片，使滑动变阻器连入的电阻变大（分压变大），使mn间的电压减小，直到电压表的示数回到原来的示数为止．
（3）当20Ω的电阻接入mn间时，为使电压表的示数为1.5V，滑动变阻器接入电路中的阻值是40Ω；若选用规格为“20Ω，2A”滑动变阻器，无论怎样移动滑片P，电压表的示数始终无法达到1.5V；因此需要选择“50Ω 1A”的滑动变阻器．
（4）此时电流表有示数，即表明该电路是通路，而电压表测量的是定值电阻的电压，此时电压表无示数，即表明可能是由于定值电阻短路造成的．
故答案为：（1）见上图；（2）A；让变阻器分担的电压变大，使得定值电阻两端的电压仍为1.5V不变；（3）“50Ω，1A”；（4）15Ω的定值电阻短路．

点评 此题为探究“电流与电压和电阻的关系”实验，考查学生对电路的连接、电路故障的分析、数据分析能力、串联电路的分压特点、图象分析的理解和掌握，综合性很强，难度很大，中考常见题型．