题目内容

3.小明利用如图所示的电路探究电流跟电阻的关系.已知电源电压为6V且保持不变,实验用到的电阻阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω.

(1)请根据图甲将图乙所示的实物电路连接完整(导线不允许交叉);
(2)连好电路闭合开关,发现电流表示数较大、电压表示数为零,则电路故障原因可能是B;
A.电压表的量程选大了      B.电阻R发生了短路
C.滑动变阻器发生了断路     D.滑动变阻器发生了短路
(3)上述实验中,小明用5Ω的电阻做完实验后,断开开关,然后将10Ω的电阻接入电路,闭合开关,将滑片滑至最左端,闭合开关,移动滑片,使电压表示数为2.5V时,读出电流表的示数;
(4)此实验为完成整个过程,应该选取最大阻值不小于35Ω的滑动变阻器.

分析 (1)电压表并联在定值电阻两端,要注意正负接线柱的连接,滑动变阻器按一上一下的原则串联在电路中;
(2)根据电流表有无示数判断电路中是否出现了断路,根据电压表有无示数判断哪儿发生了短路;
(3)将5Ω的电阻更换为10Ω的电阻接入电路后,应增大滑动变阻器接入电路中的电阻,使电压表的示数达到原来的示数不变;
(4)由图丙找出实验时电路的最小电流,由串联电路的特点及欧姆定律求出此时滑动变阻器接入电路的阻值,据此确定滑动变阻器的最大阻值.

解答 解:(1)电压表的负接线柱与定值电阻的右接线柱相连,滑动变阻器的任意上方接线柱与定值电阻的右接线柱相连,如下图所示:

(2)连好电路闭合开关,发现电流表示数较大,说明电路中某处发生了短路,又因为电压表无示数,说明与电压表并联的电阻R发生了短路,故选B;
(3)由图丙知,当R=5Ω时,电流为0.5A,所以电阻两端的电压U=IR=0.5A×5Ω=2.5V,在整个过程中,R两端的电压保持2.5V不变;
将5Ω的电阻更换为10Ω的电阻接入电路后,应增大滑动变阻器接入电路中的电阻,减小电路中的电流,使电压的示数达到2.5V;
(4)根据串联分压的知识,当电阻R=25Ω时,滑动变阻器的阻值最大,由图象知,此时电路中的电流为0.1A;
此时电路中的总电阻为R总=$\frac{{U}_{总}}{I}$=$\frac{6V}{0.1A}$═60Ω;
所以R滑=R总-R=60Ω-25Ω=35Ω.
故答案为:(1)如上图; (2)B; (3)2.5; (4)35.

点评 此题是探究电流跟电阻的关系实验,需使电阻两端的电压不变,考查了对图象的分析,同时涉及到了串联电路电流、电压的关系,及欧姆定律的变形应用.

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