Question

【題目】物理課外興趣小組利用如圖所示的電路圖進行一些電學實驗,其中電阻R有20Ω、15Ω、10Ω、5Ω、1Ω五個供選擇,滑動變阻器的規格是“10Ω 1A”，電源電壓5V保持不變。

(1)用筆畫線代替導線將圖中電流表準確接入電路；

（__________）

(2)在做“探究導體的電流與電阻的關系”的實驗時:

①選用哪三個電阻更合適?答：_________________；

②此實驗對電阻兩端電壓的控制有什么要求?答:_____________________；

③按要求接入電阻后閉合開關,發現電流表指針幾平不動,電壓表指針向右偏轉且超過滿刻度，原因可能是___________________________________；

(3)用一根導線代替電流表接入電路進行測量未知電阻的實驗,R先選用5Ω的電阻接入電路,移動滑動變阻器的滑片使電壓表示數為2V，然后保持滑動變阻器的滑片不動,用代替5Ω電阻接入電路,此時電壓表示數為3V則的阻值為______Ω.

Answer 1

【答案】 15Ω、10Ω和5Ω 保持不變 定值電阻R斷路 11.25

【解析】

先根據滑動變阻器的規格是“10Ω/1A”，確定電路中允許通過的最大電流，再根據選用最小的電阻，由歐姆定律計算電壓表的最大示數，最后根據分壓原理，判斷換上較大的5Ω、10Ω…的電阻時，求出變阻器連入電路中的阻值大小與10Ω比較；從而確定可以接入電路的定值電阻；注意根據串聯電路電壓的規律和分壓原理時，本實驗要求電壓表示數不變，由歐姆定律可知電路中的最大電流，從而確定電流表的量程，并將電流表串聯在電路中。

電流表無示數，說明電路某處斷路；電壓表指針向右偏轉且超過滿刻度，說明電壓表的正負接線柱與電源兩極相連，并且電源電壓大于電壓表的量程；

先根據歐姆定律求出5Ω電阻接入電路時的電流，然后根據串聯電路電壓規律和歐姆定律求出滑動變阻器接入電路的阻值；再根據歐姆定律求出Rx 接入電路時的電流，最后根據歐姆定律的應用計算Rx 的阻值即可。

根據題意知道，變阻器允許通過的最大電流為1A，所以，當選用R5 =1Ω的定值電阻時，根據歐姆定律，電壓表最大示數是：U5 =I大 R5 =1A×1Ω=1V；由圖知道，電壓表使用的是3V量程，此時變阻器的電壓是：5V-1V=4V，根據串聯電路電壓的規律結合分壓原理知道，變阻器連入電路中的電阻是：，說明若用1Ω的定值電阻時，實驗無法完成；

同理，若選用R1 =20Ω的定值電阻， R滑 =10Ω時，根據分壓原理知道，此時，所以，電壓表的示數是：，即說明若用20Ω的定值電阻時，實驗無法完成；

同理，若選用R2 =15Ω的定值電阻，R滑 =10Ω時，根據分壓原理知道，電壓表的示數是：，說明若用15Ω的定值電阻時，實驗可以完成；

若選用R4=5Ω的定值電阻，當其兩端電壓為最大值3V時，電路中的最大電流是：，說明若用5Ω的定值電阻時，實驗可以完成；

綜上所述知道，R滑 隨R定 的增大而增大，所以應選用15Ω、10Ω、5Ω的定值電阻，做“探究導體的電流與電阻的關系”的實驗，電流表量程應選擇0～0.6A；

（1）根據以上分析知道，電流表量程應選擇0～0.6A ，所以電流表準確接入電路如下：

(2) ①綜上所述知道，在做“探究導體的電流與電阻的關系”的實驗時，應選用15Ω、10Ω、5Ω的定值電阻，實驗可以完成；

②電壓表測量的是定值電阻的電壓，由以上分析知道，電壓表示數最大是3V，說明實驗時對電阻兩端電壓應控制在3V不變；

③若電流表無示數，則說明電路某處斷路；電壓表指針向右偏轉且超過滿刻度，則說明電壓表的正負接線柱與電源兩極相連，并且電源電壓大于電壓表的量程，即說明定值電阻R斷路；

（3）當5Ω電阻接入電路時，電壓表示數為2V時，電路中的電流是：

此時滑動變阻器接入電路的阻值是：

當Rx 接入電路時，電路中的電流是：

由I=知道，的阻值是：