题目内容
9．在“探究通过导体的电流与电阻的关系”实验中，小明采用的电路如图甲所示，实验中，他始终保持定值电阻R两端的电压为6V不变．实验中所用的部分器材如下：电源（电压恒为9V），电流表（0-0.6A），电压表（0-15V），15Ω、20Ω、25Ω、30Ω和50Ω的定值电阻各一只，滑动变阻器（20Ω，1A）．
（1）小明将20Ω的定值电阻接入a、b之间进行实验，在闭合开关前，应将滑片P置于图中滑动变阻器的最右端；
（2）闭合开关后，小明发现无论怎样调节滑动变阻器，电流表示数始终为零，电压表示数始终为9V，已知导线和各处的连接完好．由此推断，电路中定值电阻（填写器材名）发生了断路（选填“短路”或“断路”）故障；
（3）小明将某定值电阻接入a、b之间进行实验，闭合开关，调节滑动变阻器，使电压表示数为6V，此时电流表的示数如图乙所示，则示数为0.24A；
（4）当小明将50Ω定值电阻接入a、b之间进行实验时，你推测将出现的一个不能达到实验目的实验现象是电压表的示数调不到6V，其原因是滑动变阻器的最大阻值偏小；
（5）小明根据实验数据画出图丙所示图象，依此你得出的结论是：在电压一定时，通过电阻R的电流与它的阻值成反比；
（6）若用电阻箱替换定值电阻接在a、b之间，其它实验条件不变，为完成上述实验，电阻箱的阻值调节范围是10Ω-40Ω．
分析 （1）闭合开关前，变阻器连入电路中的电阻最大；
（2）发现无论怎样调节滑动变阻器，电流表示数始终为零，说明电路可能断路，电压表示数始终为9V，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的电阻之外的电路是连通的，则也电压表并联的电阻断路了；
（3）由图中电流表小量程读数；
（4）研究电流与电阻有关系时，要控制电压表示数不变；根据串联电路电压的规律和分压原理求变阻器连入电路中电阻最大不少于多少，与题中的变电阻的规格比较分析回答；
（5）根据图丙分析回答；
（6）当变阻器连入电路中电阻大时，根据串联电路电压的规律和分压原理求电阻厢连入电路中的最大电阻；
判断电路中允许通过的最大电流，求出电路的最小总电阻，根据串联电路电压的规律和分压原理结合串联电阻的规律求电阻箱的最小电阻．
解答 解：（1）在闭合开关前，变阻器连入电路中的电阻最大，应将滑片P置于图中滑动变阻器的右端；
（2）经分析，明无论怎样调节滑动变阻器，电流表示数始终为零，电压表示数始终为9V，已知导线和各处的连接完好．由此推断，电路中的定值电阻断路了；
（3）图乙中电流表选用小量程分度值为0.02A，示数为0.24A
（4）电源电压为9V，始终保持定值电阻R两端的电压为U表=6V不变，由串联电路电压的规律，变阻器分得的电压为U滑=U-U表=9V-6V=3V，变阻器的电压为定值电阻电压的$\frac{3V}{6V}$，根据分压原理，变阻器的电阻为定值电阻的$\frac{1}{2}$倍，即为$\frac{1}{2}$×50Ω=25Ω＞20Ω，即要保持定值电阻R两端的电压为6V不变，当接入最大的定值电阻时，变阻器要连入电路中的电阻为25Ω才能完成实验，而题中变阻器的最大电阻只有20Ω，变阻器的最大电阻太小，电压表的示数调不到6V；
（5）由图丙知，I与电阻的倒数成正比，所以得出的结论是：在电压一定时，通过电阻R的电流与它的阻值成反比；
（6）若用电阻箱替换定值电阻接在a、b之间，其它实验条件不变，电源电压为9V，电压表示数为6V：
①由串联电路电压的规律，变阻器分得的电压为9V-6V=3V，电阻箱的电压为变阻器电压的2倍，当变阻器的全部电阻连入电路中时，根据分压原理，
电阻箱的最大电阻为R箱大=2×20Ω=40Ω；
②电流表量程为0-0.6A，当电路中电流最大为I大=0.6A时，
根据欧姆定律I=$\frac{U}{R}$，电路的总电阻最小R小=$\frac{U}{{I}_{大}}$=$\frac{9V}{0.6A}$=15Ω，
因变阻器电压为电阻箱电压为的$\frac{3V}{6V}$=$\frac{1}{2}$倍，
由分压原理，变阻器连入电路中电阻为电阻箱的电阻的$\frac{1}{2}$倍，
根据串联电阻的规律R小=R箱小+R变=R箱小+$\frac{{R}_{厢小}}{2}$=15Ω，
电阻箱电阻最小为R箱小=10Ω．
故其它实验条件不变，为完成上述实验，电阻箱的阻值调节范围是10Ω-40Ω．
故答案为：（1）右；
（2）定值电阻； 断路；
（3）0.24；
（4）电压表的示数调不到6V； 滑动变阻器的最大阻值偏小；
（5）反比；
（6）10Ω-40Ω
点评 本题探究通过导体的电流与电阻的关系，考查实验注意事项、故障的分析、对器材的要求及读图能力和分析数据归纳结论的能力，将实验与计算结合起来，综合性较强，难度较大．
阅读快车系列答案
| A． | 锅体的直径约为30cm | B． | 锅体的总质量约为10kg | ||
| C． | 锅内温度可高于100℃ | D． | 正常工作电流约为5A |
同学们跟老师一起设计了如图所示的实验装置探究“光的反射定律”．