Question

1．在探究“电流与电阻的关系”实验中，

（1）小芳同学连接电路后，闭合开关发现电流表如图2所示，请问可能是电流表的正负接线柱接反了．将电路修改正确后，移动滑动变阻器滑片，发现电流表有示数，电压表无示数，其原因可能是定值电阻短路．
（2）闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，使定值电阻R两端电压为2V，电流表示数如图3所示，为0.4A，则R的阻值为5Ω．
（3）换上10Ω的电阻后，闭合开关，电压表示数将变大（选填变大/变小），此时应将滑片P向右（选填 左/右）端移动，使电阻两端电压为2V．
（4）为了寻找实验的普遍规律，本实验还提供了20Ω、25Ω两个电阻，电源电压为3V，滑动变阻器的最大阻值
10Ω，请问25Ω电阻不能选．

Answer 1

分析 （1）电流表正确的连接方式是电流从“+”接线柱流入从“-”接线柱流出，否则电流表指针将反向偏转；
（2）电流表有示数，说明电路为通路（无断路故障），电压表无示数，说明定值电阻两端无电压，其原因是定值电阻短路；
（3）要探究电流和电阻之间关系，必须保持电阻两端的电压不变；根据串联电路电压的规律判断滑片移动的方向；
（4）根据串联分压的规律有：$\frac{{U}_{滑}}{{U}_{R}}$=$\frac{{R}_{滑}}{R}$，由于变阻器的电压与定值定值的电压的比值不变，所以，当滑动变阻器接入的阻值最大为10Ω时，定值电阻的阻值也最大；根据题中条件结合串联分压的规律进行计算和判断．

解答 解：（1）连接电路后，闭合开关发现电流表如图2所示，此时电流表指针反向偏转，说明电流表的正负接线柱接反了，即电流从“-”接线柱流入，从“+”接线柱流出了；
将电路修改正确后，移动滑动变阻器滑片，发现电流表有示数，说明电路为通路（无断路故障），电压表无示数，说明定值电阻两端无电压，其原因是定值电阻短路；
（2）图3中电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.4A；
此时电压表示数为2V，由欧姆定律可得，定值电阻的阻值：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2V}{0.4A}$=5Ω；
（3）将5Ω的电阻换为10Ω的电阻，根据串联分压的规律可知，定值电阻两端电压增大（即电压表示数增大），大于原来的电压，为保持定值电阻两端电压不变（应使定值电阻两端电压减小到原来的2V），应增大滑动变阻器的电压，应增大滑动变阻器接入电路的阻值，由电路图可知，应将滑片P向右端移动，使电阻两端电压为2V．
（4）由题可知，电源电压为3V，定值电阻两端电压控制为2V，滑动变阻器的最大阻值10Ω；
则滑动变阻器两端的电压恒为：U_滑=U-U_R=3V-2V=1V，
根据串联分压的规律有：$\frac{{U}_{滑}}{{U}_{R}}$=$\frac{{R}_{滑}}{R}$，由于变阻器的电压与定值定值的电压的比值不变，所以，定值电阻的阻值越大，所需滑动变阻器的阻值越大；当滑动变阻器接入的阻值最大为10Ω时，定值电阻的阻值也最大；
根据串联分压的规律$\frac{{U}_{滑}}{{U}_{R}}$=$\frac{{R}_{滑}}{R}$可得，$\frac{1V}{2V}$=$\frac{10Ω}{R}$；
解得R=20Ω，所以，应选用20Ω的电阻，不能选25Ω的电阻．
故答案为：
（1）电流表的正负接线柱接反了；定值电阻短路；（2）0.4；5；（3）变大；右；2；（4）25．

点评 本题是探究“电流与电阻的关系”实验，关键是对串联电路分压特点的理解，在实验中，要保持电阻两端的电压不变，根据$\frac{{U}_{滑}}{{U}_{R}}$=$\frac{{R}_{滑}}{R}$可知：定值电阻的阻值越大，所需的滑动变阻器的阻值也越大．