Question

4．在探究“电流与电阻的关系”实验中，老师给同学们准备了以下器材：电源（3V）、电流表（0-0.6A，0-3A）、电压表（0-3V，0-15V）、定值电阻（5Ω、10Ω、15Ω各一个）、开关、滑动变阻器及导线若干．

（1）请你将图甲中电路连接完整．
（2）小明先将5Ω电阻接入电路，调节滑动变阻器使电压表示数为2V，电流表示数如图乙为0.4 A；再将5Ω的电阻更换为10Ω电阻，为了使电压表示数仍为2V，应将滑动变阻器适当向右（填“左、右”）移动．
（3）当小明再换接15Ω电阻时，无论怎样调节滑动变阻器，都不能使电压表示数为2V，分析其可能的原因变阻器的阻值太小．

Answer 1

分析 （1）本实验中滑动变阻器应一上一下串联入电路中，电压表测定值电阻两端电压，由电源电压可以确定电压表量程；
（2）由图根据电流表的量程和分度值读出其示数；当换接阻值更大的电阻后，根据分压原理，电阻两端的电压会增大，然后确定滑动变阻器的阻值变化，得出滑片的移动方向；
（3）根据分压原理的知识结合欧姆定律分析造成现象的原因；

解答 解：（1）因电源电压为3V，电压表选用小量程，滑动变阻器应一上一下串联入电路中，电压表测定值电阻两端电压，如右图所示；
（2）电流表小量程分度值为0.02A，示数为0.4A，当换接阻值更大的电阻后，根据分压原理，电阻的电压变大，要保持电阻两端的电压不变，需要增大变阻器的电压，故应增大变阻器连入电路中的阻值，故滑片向右端移动动；
（3）当小明再换接15Ω电阻时，要使其两端的电压保持2V不变，变阻器要分去3V-2V=1V的电压，根据分压原理，变阻器连入电路中的最小阻值为$\frac{1}{2}$×15Ω=7.5Ω，无论怎样调节滑动变阻器，都不能使电压表示数为2V，分析其可能的原因为变阻器阻值过小．
故答案为：（1）如上图所示；
（2）0.4；右；
（3）变阻器阻值过小．

点评 探究“电流与电阻的关系，考查电路的连接、实验操作过程、对器材的规格的要求，难度中等．