Question

14．图甲是某同学“探究电流与电阻的关系”的实验电路，所用的电源电压恒为6V．
 
（1）请根据图甲将图乙中的实物电路连接完整（导线不允许交叉）．
（2）实验过程中，某同学发现电流表示数为0，电压表示数接近6V，电路发生的故障可能是电阻R断路．
（3）如表是该同学排除故障后正确进行实验记录的数据．实验中，他所选择的变阻器规格是50Ω 2A（选填“10Ω0.5A”“20Ω1A”或“50Ω2A”）．第4次实验中选用的定值电阻R的阻值为20Ω．

实验次数	1	2	3	4
R/Ω	5	10	15
I/A	0.40	0.20	0.13	0.10

Answer 1

分析 （1）本实验中变阻器、定值电阻、电流表串联，电压表测定值电阻两端电压；
（2）电流表示数为0，说明电路断路，电压表示数接近电源电压，说明电压表并联部分发生了断路；
（3）探究电流与电阻的关系的实验中，应控制电压不变，电路中电流最小时，变阻器连入阻值最大，由此判断变阻器规格；
由I=$\frac{U}{R}$计算第4次实验中选用的定值电阻R的阻值．

解答 解：（1）由电路图可知，定值电阻与滑动变阻器串联，且变阻器选择右下接线柱，同时电压表测定值电阻两端电压，如图所示．

（2）实验过程中，发现电流表示数为0，说明电路中有断路故障；电压表示数接近6V，说明电压表并联部分发生了断路，即电路发生的故障可能是电阻R断路；
（3）探究电流与电阻的关系的实验中，应控制电阻R两端的电压不变，
根据I=$\frac{U}{R}$，由表格中第一次实验数据可知，定值电阻两端电压U_R=I₁R₁=0.40A×5Ω=2V，
所以滑动变阻器两端电压：U_滑=U-U_R=6V-2V=4V，
由表格数据可知，第4次实验中电路中电流最小为0.10A时，此时变阻器连入的阻值最大，
则滑动变阻器的最大阻值至少为R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{4}}$=$\frac{4V}{0.1A}$=40Ω，所以应选择“50Ω 2A”的滑动变阻器；
此时选用的定值电阻：R₄=$\frac{{U}_{R}}{{I}_{4}}$=$\frac{2V}{0.1A}$=20Ω．
故答案为：（1）如上图所示；（2）电阻R断路；（3）50Ω 2A；20．

点评 本题是探究电流与电阻关系的实验，考查了电路故障的判断、串联电路特点和欧姆定律的应用，明确探究电流与电阻的关系的实验中，应控制电压不变是关键．