Question

5．在探究“通过导体的电流跟导体电阻的关系”实验中，小亮根据实验目的设计出实验电路图，并按电路图连接实验器材如图所示．
已知电源两端电压为6V，且保持不变．
（1）小亮正确连接电路后，将滑动变阻器调到最大阻值，当电阻箱的阻值为5Ω时，闭合开关S，电流表的示数为0.2A，则滑动变阻器的最大阻值为25Ω．
（2）在实验过程中，当改变电阻箱接入电路的阻值时，移动滑动变阻器的滑片P可使电阻箱两端电压保持3V不变．当小亮将电阻箱的阻值由10Ω调为20Ω时，为保持电阻箱两端电压不变，应将滑动变阻器的滑片P适当向
A端移动．（选填“A”或“B”）
（3）当电阻箱接入电路的阻值为30Ω时，小亮发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片P，电压表的示数始终大于3V，此时小亮应采取的措施是换用最大阻值大于30Ω的滑动变阻器．

Answer 1

分析 （1）电阻箱与滑动变阻器串联，利用欧姆定律可求出滑动变阻器的最大阻值；
（2）探究电流与电阻的关系实验，应控制电阻两端电压保持不变，用大电阻替换小电阻后，电阻分压变大，为保持电压不变，应移动滑片，增加滑动变阻器接入电路的阻值，增大滑动变阻器的分压，减小电阻两端电压，根据电路图确定滑片的移动方向；
（3）根据滑动变阻器的最大阻值与定值电阻阻值间的关系，由串联电路的分压原理分析电压表不能达到要求的原因．

解答 解：
（1）电阻箱与滑动变阻器串联，根据欧姆定律可知，电阻箱两端的电压U₁=IR₁=0.2A×5Ω=1V，则滑动变阻器两端的电压为U₂=6V-1V=5V，
此时滑动变阻器调到最大阻值，则滑动变阻器的最大阻值为R₂=$\frac{{U}_{2}}{I}$=$\frac{5V}{0.2A}$=25Ω；
（2）探究电流与电阻关系实验中，应保持电阻两端的电压不变；将10Ω的电阻改装成20Ω的电阻，电阻两端电压增大，大于3V，为保持电阻两端电压不变，应使电阻两端电压变小，根据串联电路的电压规律可知，应增大滑动变阻器分压，增大滑动变阻器接入电路的阻值，应向A调节滑动变阻器滑片，直到电压表示数为3V为止；
（3）滑动变阻器的最大阻值为25Ω，当电阻箱接入电路的阻值为30Ω时，电阻箱的阻值大于滑动变阻器的最大阻值，电阻箱两端的电压大于滑动变阻器两端的电压；电源电压是6V，因此电阻箱两端电压大于3V，为使电阻箱两端电压等于3V，故应换用最大阻值大于30Ω的滑动变阻器；
故答案为：（1）25；（2）A；（3）换用最大阻值大于30Ω的滑动变阻器．

点评 本题考查了实验操作分析、实验操作改进等问题，实验操作分析及实验改进措施是本题的难点，要根据串联电路的分压原理认真分析，然后提出改进措施．