Question

【題目】圖甲是某實驗小組同學探究電流與電阻的關系的實驗電路。電源電壓恒為6V，滑動變阻器規格為“45Ω1A”，可供選擇的定值電阻的阻值為5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω和30Ω。

（1）該同學根據圖甲連接的實物電路如圖乙所示，其中有一根導線連接是錯誤的，請在圖乙中將這根導線打上“×”，并補畫正確的連線。

（______）

（2）電路連接正確后，先用5Ω定值電阻進行實驗，閉合開關后，移動滑動變阻器的滑片，此時電流表示數如圖丙所示，則電路中電流為________A。再將5Ω定值電阻換成10Ω定值電阻進行實驗，移動滑片直至電壓表示數為__________V，并記錄電流表示數。

（3）以下有小敏、小聰、小杰三位同學對實驗進行的分析，小敏認為本次實驗中她不能選用的定值電阻是_______；小聰補充道只要把滑動變阻器更換為最大電阻值不小于_______Ω的就可以選用所有定值電阻來進行實驗；小杰分析道，不需要添加或更換任何實驗器材，也不需要改變設定的定值電阻兩端電壓值就可以選用所有定值電阻實驗，他的方法是在選用25Ω和30Ω電阻實驗時__________。

Answer 1

【答案】 0.4 2 25Ω和30Ω 60 串聯一個15Ω定值電阻

【解析】

(1)[1]由甲圖可知，電流經過電流表后先經過滑動變阻器再經過定值電阻，定值電阻與滑動變阻器串聯，電壓表測定值電阻兩端電壓，滑片左滑電阻變小，則修改如下：

(2)[2][3]圖丙電流表接0~0.6A量程，分度值為0.02A，則讀數為0.4A，由歐姆定律可求此時定值電阻兩端電壓為：

由于探究電流與電阻的關系的實驗需保證電壓不變，則將5Ω定值電阻換成10Ω定值電阻進行實驗，移動滑片直至電壓表示數為2V，并記錄電流表示數；

(3)[4][5][6]實驗要求定值電阻兩端電壓為2V，則滑動變阻器所分電壓為4V，由串聯分壓可知當滑動變阻器阻值最大時，定值電阻對應可接電阻最大，此時電路電流為：

此時對應最大定值電阻為：

則本實驗不能選用的電阻為25Ω和30Ω；若要選用25Ω和30Ω電阻則需要增大滑動變阻器最大阻值，分走更多電壓，由串聯分壓可知，當定值電阻最大為30Ω時對應滑動變阻器應接入足夠大阻值，由串聯電路電壓之比等于電阻之比可求此時滑動變阻器阻值為：

實驗無法完成的原因為當接入25Ω和30Ω電阻時，由于滑動變阻器最大阻值不夠大，無法分走足夠多的電壓，則在接入25Ω和30Ω電阻時，再在電路中串聯其他未使用的電阻，使所測量的25Ω和30Ω電阻兩端電壓下降到2V，當30Ω接入時若實驗能完成，則接入25Ω時可完成，由計算可知當接入30Ω時，滑動變阻器需要60Ω才足以分走4V電壓，由于滑動變阻器最大阻值為45Ω，則應再串聯接入一個15Ω定值電阻才能完成全部實驗。