Question

10．在“探究一定电压下，电流与电阻的关系”的实验中，老师提供的实验器材有：电源（电压恒为4.5V），电流表、电压表各一个，开关一个，四个定值电阻（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω），两只滑动变阻器（规格分别为“20Ω 2A”、“50Ω 1A”），导线若干．
（1）请根据如图甲的电路图用笔画线将图乙中的实物图连接完整（注意电流表的量程选择）．

（2）小丽实验时，在a、b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，并记下相应的电流值；再改接10Ω的电阻，此时滑片P应向F（选填“E”或“F”）端移动，小丽移动变阻器滑片P的目的是：保持定值电阻两端电压为1.5V不变．
（3）小丽为完成用四个定值电阻进行实验，他应选择的滑动变阻器规格是50Ω1A，因为当把20Ω电阻接入电路中时滑动变阻器须接入的电阻是：40Ω．
（4）假如接入某一个电阻时，电压表指针有明显偏转，电流表指针几乎不动，则电路中的故障是：定值电阻断路．

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）将5Ω的电阻换成了10Ω的电阻时，电路中的总电阻变大，电路中的电流减小，滑动变阻器两端的电压减小，电压表的示数变大；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，即与电阻并联的电压表示数不变，为保证电阻两端的电压不变，要通过调节滑片，使滑动变阻器两端的电压变大，从而使电阻两端的电压变为原来的值．
（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）电流表没有示数，即是断路，此时电压表有示数，即表明此时测量的是电源电压．

解答 解：（1）电路中的最大电流I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3V}{5Ω}$=0.6A；则电流表的量程为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）将5Ω的电阻换成了10Ω的电阻时，串联电路的总电阻变大，根据欧姆定律可知电路中电流变小，滑动变阻器分得的电压变小，电阻分得的电压变大；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，即与电阻并联的电压表示数不变，所以应调节滑片向F移动，增大滑动变阻器接入电路的电阻，使电压表的示数达到1.5V时，读取电流表示数．因此小李移动变阻器滑片P的目的保持定值电阻两端电压为1.5V不变．
（3）当20Ω的电阻接入a、b间时，为使电压表的示数为1.5V，即此时的电流是：
I=$\frac{U}{R}$=$\frac{1.5V}{20Ω}$=0.075A；滑动变阻器接入电路中的阻值是R=$\frac{U}{I}$=$\frac{4.5V-1.5V}{0.075A}$=40Ω；所以必须选用规格为“50Ω，1A”滑动变阻器；
（4）电流表没有示数，即是断路，此时电压表有示数，即表明此时测量的是电源电压，故说明此时可能是由于定值电阻断路导致的．
故答案为：（1）如上图；（2）F； 保持定值电阻两端电压为1.5V；（3）“50Ω  1A”；40；（4）定值电阻断路．

点评 本题考查了探究电流跟电阻关系的实验，探究的方法是控制变量法；并且能够根据题目数据选择合适的滑动变阻器，不但考虑滑动变阻器允许通过的电流，也要考虑滑动变阻器的电阻．