Question

13．为探究导体中的电流与电阻的关系，实验室提供的器材有：电源（电压恒为6V）、电流表、电压表、五个定值电阻（阻值分别为6Ω、8Ω、12Ω、16Ω、20Ω）、滑动变阻器（1A 20Ω）、开关、导线若干．

（1）请用笔画线代替导线，在图甲中把电路连接完整．
（2）电路连接后，小华将滑动变阻器的触头移至最左端，闭合开关时发现电压表的指针偏转超过其量程，电流表示数不为零，则他接下来应进行的操作中，最合理的是D．
A．立即将滑动变阻器的触头移至最右端
B．断开开关，将电压表接入电路的量程改为15V
C．断开开关，检查定值电阻是否发生断路
D．断开开关，检查滑动变阻器是否发生短路
（3）排除故障后，当定值电阻阻值为6Ω时，电压表的示数如图乙所示，其值为2.4V．若将定值电阻阻值换为8Ω时，则应将滑动变阻器的触头向左移动，才能完成第二组数据的测量．
（4）测量第三组数据时，小华想换用阻值为20Ω的定值电阻，你认为可行吗？不行．
若想完成接下来的实验，还可换用阻值为12Ω的定值电阻．

Answer 1

分析 （1）掌握实物电路的连接，特别是电流表、电压表和滑动变阻器的接法，特别是电流表、电流表量程和正负接线柱的接法，滑动变阻器要接一上一下；
（2）电流表示数不为零，说明电路中无断路现象，电压表的指针偏转超过其量程，说明电阻两端的电压太大，根据各项进行分析；
（3）确定电压表的量程和分度值，读出电压表的示数，根据串分压的知识判断电阻增大后，电压表的示数变化，从而判断出滑动变阻器阻值的变化；
（4）计算当电阻为20Ω时，计算出滑动变阻器的最大阻值的最小值，便可得出结论．

解答 解：（1）将电流表、电阻、滑动变阻器串联起来，使电流从电流表的正接线柱流入，负接线柱流出，滑动变阻器已接了下面一个接线柱，应再接上面一个接线柱，如图所示：
；
（2）将滑动变阻器的触头移至最左端，此时滑动变阻器的阻值最大，闭合开关时发现电流表示数不为零，则电路中未发生断路；若滑动变阻器短路，则电压表测电源电压为6V，而图甲中电压表量程为0～3V，故电压表的指针偏转超过其量程；故选D．
（3）由图乙知，电压表的量程为0～3V，分度值为0.1V，示数为2.4V；
探究电流与电阻的关系实验中，应保持定值电阻的电压保持不变；
当将6Ω的电阻换为8Ω时，若滑片的位置不动，根据串联分压原理可知，定值电阻的电压将变大；为使定值电阻的电压减小为原来的电压值，则应增大变阻器两端的电压，应增大变阻器接入电路的阻值，由图可知，应将滑片向左移动．
（4）由3小题可知，实验中应保持定值电阻的电压为2.4V不变；
若换为阻值为20Ω的电阻，则电路中的电流为：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.4V}{20Ω}$=0.12A，
此时滑动变阻器接入电路的阻值应为：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{6V-2.4V}{0.12A}$=30Ω，而滑动变阻器的最大阻值为20Ω，达不到要求；
当滑动变阻器的阻值最大为20Ω时，电路中的电流：I′=$\frac{{U}_{滑}}{{R}_{滑}}$=$\frac{6V-2.4V}{20Ω}$=0.18A，
此时电阻的阻值为R′=$\frac{U′}{I′}$=$\frac{2.4V}{0.18A}$=13.3Ω，即换用的定值电阻的阻值不能超过13.3Ω，所以还可换用12Ω的电阻做实验．
故答案为：（1）见上图；（2）D；（3）2.4；左；（4）不行；12Ω．

点评 此题是探究电流与电阻的关系，考查了控制变量法在实验中的应用及电路故障的分析，实验中涉及到了有关串分压的知识及欧姆定律的应用．