Question

1．小亮同学用如图甲所示的电路来验证“电流与电阻的关系”，所用的器材有：电压恒为3伏的电源，阻值为5欧、10欧20欧的定值电阻各一只，“15欧1安”的滑动变阻器一只，学生用电流表、电压表各一只，开关和导线若干．

（1）请根据电路图把乙实物图连接完整；
小亮打算每次实验时，通过调节滑动变阻器，使定值电阻R两端的电压恒为1.5伏，具体步骤如下：
①先将R为5欧的电阻接入电路中进行实验，读取电流表示数；
②再将10欧的电阻替换5欧的电阻接入电路中进行实验，读取电流表示数；
③最后用20欧的电阻替换10欧的电阻接入电路中进行实验．
（2）如图丙所示是其中的一次实验，电流表的示数为0.3A．
（3）当他用20欧的电阻替换10欧的电阻接入电路时，发现无论如何调节滑动变阻器都无法使电阻R的电压为1.5V，经检查电路连接无误，且元件完好，其原因是滑动变阻器的最大阻值过小．

Answer 1

分析 （1）电源电压为3V，电压表表选用小量程，并联在定值电阻两端；电流表与定值电阻串联；
（2）根据电流表小量程读数；
（3）根据串联电路电压的特点结合分压原理确定变阻器的最大阻值至少为多少．

解答 解：（1）根据电路图连接实物图，电表均选用小量程，电压表与定值电阻并联，电流表与定值电阻串联，如下图所示：

（2）图丙中电流表小量程分度值为0.02A，示数为0.3A；
（3）验证“电流与电阻的关系”时，要控制电压表示数不变，当电压表示数为1.5V时，根据串联电路电压的特点，变阻器分得的电压为3V-1.5V=1.5V，因变阻器分得电压与定值电阻的电压相等，根据分压原理，变阻器连入电路中的阻值等于定值电阻的大小20Ω，即滑动变阻器的最大阻值至少为20Ω，而现有的变阻器的最大阻值只有15Ω，无法满足这个要求，所以，无论如何调节滑动变阻器都无法使电阻R的电压为1.5V．
故答案为：（1）如上图所示；
（2）0.3A；
（3）滑动变阻器的最大阻值过小．

点评 本题验证“电流与电阻的关系”，考查电路的连接、电流表的读数、实验中对器材的要求及控制变量法的应用等知识，属于中等难度的题目．