Question

15．在“探究电流与电阻的关系”实验中，可用器材：六节新干电池，阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω的电阻各一个，滑动变阻器一个，电流表、电压表各一个，开关一个，导线若干．电路如图所示．
（1）按电路图正确连接电路．闭合开关前应将滑动变阻器的滑片置于图中的右端．
（2）将5Ω的电阻接入电路的a、b两点间，闭合开关，发现电压表示数为9V，电流表无示数，则电路存在的故障是定值电阻断路．
（3）排除故障后，闭合开关，移动滑片，当电压表的示数为3V时，记录电流表的示数．
（4）用10Ω的电阻替换5Ω的电阻接入a、b两点间，闭合开关，移动滑片，使电压表的示数为3V时，记录电流表的示数．
（5）用20Ω电阻替换10Ω的电阻接入a、b两点间，继续实验，发现无论怎样移动滑片，电压表示数始终大于3V，由此判断小明使用的滑动变阻器最大阻值可能为20Ω（选填“10Ω”、“20Ω”、或“50Ω”）．
（6）现在手边没有其它器材，小明想利用前两次的实验数据继续完成实验，可以采取的措施是减小电源电压．

Answer 1

分析 （1）为保护电路，闭合开关前滑片要置于阻值最大处．
（2）常见电路故障有断路与短路两种，根据电路故障现象分析电路故障原因．
（4）探究电流与电阻关系实验，应控制电阻两端电压不变．
（5）应用串联电路特点与欧姆定律分析答题．
（6）探究电流与电阻的关系应控制电阻两端电压不变，根据实验原理应用串联电路特点分析答题．

解答 解：（1）为保护电路安全，闭合开关前应将滑动变阻器的滑片置于图中的右端．
（2）将5Ω的电阻接入电路的a、b两点间，闭合开关，电流表无示数，说明电路存在断路，电压表示数为9V，等于电源电压，说明电压表与电源两极相连，电压表并联电路之外电路不存在断路，则与电压表并联的定值电阻断路．
（4）探究电流与电阻的关系实验，应控制电阻两端电压保持不变，用10Ω的电阻替换5Ω的电阻接入a、b两点间，闭合开关，移动滑片，使电压表的示数为3V时，记录电流表的示数．
（5）电源电压为1.5V×6=9V，定值电阻两端电压为3V，则滑动变阻器分压为9V-3V=6V，滑动变阻器两端电压是定值电阻两端电压的2倍，由串联电路特点可知，滑动变阻器接入电路的阻值是定值电阻阻值的2倍，定值电阻阻值为10Ω时，滑动变阻器接入电路的阻值应为20Ω，定值电阻阻值为20Ω时，滑动变阻器接入电路的阻值应该为40Ω，由于接入20Ω的电阻时，无论怎样移动滑片，电压表示数始终大于3V，说明滑动变阻器分压小于6V，滑动变阻器阻值小于40Ω，由此判断小明使用的滑动变阻器最大阻值可能为20Ω．
（6）利用前两次的实验数据继续完成实验，可以减小电源电压从而减小滑动变阻器分压，使滑动变阻器接入电路的最大阻值变小，从而完成实验．
故答案为：（1）右；（2）定值电阻断路；（4）3；（5）20Ω．（6）减小电源电压．

点评 本题考查了实验注意事项、电路故障分析、求电阻阻值、实验操作等问题，实验应用了控制变量法，应用控制变量法、串联电路特点即可解题；熟练灵活应用控制变量法是正确解题的关键．