Question

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

 

．
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）排除故障后正确操作，当定值电阻阻值为6Ω时，电压表的示数如图乙所示，其值为

 

V．若将定值电阻阻值换为8Ω时，则应将滑动变阻器的触头向

 

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？

 

．
若想完成接下来的实验，还可换用阻值为

 

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、滑动变阻器与电阻串联，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应最大，闭合开关时发现电流表示数不为零，则电路中未发生断路，根据分析，滑动变阻器的最大阻值为20Ω，根据串分压的知识，当电阻的阻值为20Ω时，电压表的示数最大，为3V，而电压表的指针偏转超过其量程，则可能是滑动变阻器短路造成的；
（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；
当将6Ω的电阻换为8Ω时，电阻两端的电压增大，为保持电压表的示数不变，则应增大滑动变阻器的阻值，将滑片向左移动；
（4）若换为阻值为20Ω的电阻，则电路中的电流为：I=

U

R

=

2.4V

20Ω

=0.12A
滑动变阻器的阻值为：R_滑=

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，电路中的电路I′=

6V-2.4V

20Ω

=0.18A
此时电阻的阻值为R′=

U′

I′

=

2.4V

0.18A

=13.3Ω，可得电阻的阻值不能超过13.3Ω，
所以可换12Ω的电阻．
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．