Question

【題目】在“探究通過導體的電流與電阻的關系”實驗中，小明采用的電路如圖甲所示，實驗中，他始終保持定值電阻R兩端的電壓為6V不變。實驗中所用的部分器材如下：電源（電壓恒為9V），電流表（0﹣0.6A），電壓表（0﹣15V），15Ω、20Ω、25Ω、30Ω和50Ω的定值電阻各一只，滑動變阻器（20Ω，1A）。

（1）小明將20Ω的定值電阻接入a、b之間進行實驗，在閉合開關前，應將滑片P置于圖中滑動變阻器的最_____端；

（2）閉合開關后，小明發現無論怎樣調節滑動變阻器，電流表示數始終為零，電壓表示數始終為9V，已知導線和各處的連接完好。由此推斷，電路中_____（填寫器材名）發生了_____（選填“短路”或“斷路”）故障；

（3）小明將某定值電阻接入a、b之間進行實驗，閉合開關，調節滑動變阻器，使電壓表示數為6V，此時電流表的示數如圖乙所示，則示數為_____A；

（4）當小明將50Ω定值電阻接入a、b之間進行實驗時，你推測將出現的一個不能達到實驗目的實驗現象是_____，其原因是_____；

（5）小明根據實驗數據畫出圖丙所示圖象，依此你得出的結論是：在電壓一定時，通過電阻R的電流與它的阻值成_____；

（6）若用電阻箱替換定值電阻接在a、b之間，其它實驗條件不變，為完成上述實驗，電阻箱的阻值調節范圍是_____。

Answer 1

【答案】右定值電阻斷路0.24電壓表的示數調不到6V滑動變阻器的最大阻值偏小反比10Ω﹣40Ω

【解析】

（1）閉合開關前，滑動變阻器滑片應置于阻值最大位置，故應將滑片P置于圖中滑動變阻器的最右端；

（2）閉合開關后，無論怎樣調節滑動變阻器，電流表示數始終為零，說明電路可能存在斷路，電壓表示數始終為9V，則電壓表與電源連通，由此推斷，電路中定值電阻發生了斷路故障；

（3）由圖乙可知，電流表選用0~0.6A的量程，分度值為0.02A，示數為0.24A；

（4）由題，電源電壓為9V，定值電阻R兩端始終保持電壓為Uab=6V不變，根據串聯電路電壓規律，滑動變阻器分得的電壓為U滑=U-Uab=9V-6V=3V，根據串聯分壓原理，所以，即要保持定值電阻R兩端的電壓為6V不變，

當將50Ω定值電阻接入a、b之間進行實驗時，滑動變阻器連入電路的電阻為25Ω才能完成實驗，而題目中滑動變阻器的最大阻值只有20Ω，由于滑動變阻器的最大阻值太小，電壓表的示數調不到6V；

（5）由圖丙可知，圖象為過原點的直線，電流I與電阻的倒數成正比，依此得出的結論是：在電壓一定時，通過電阻R的電流與它的阻值成反比；

（6）若用電阻箱替換定值電阻接在a、b之間，其它實驗條件不變，電源電壓為9V，電壓表示數為6V；

①由串聯電路電壓關系可知，滑動變阻器分得的電壓為9V-6V=3V，電阻箱的電壓為滑動變阻器電壓的2倍，當變阻器最大阻值連入電路中時，根據串聯分壓原理，電阻箱的最大阻值為R箱大=2×20Ω=40Ω；

②電流表量程為0~0.6A，當電路中電流最大為I大=0.6A時，根據歐姆定律，電路的總電阻最小為，

因為滑動變阻器兩端的電壓為電阻箱電壓的倍，

由串聯分壓原理，變阻器連入電路中電阻為電阻箱的電阻的倍，

根據串聯電阻的規律R總小=R箱小+R滑=，

所以電阻箱的最小值為R箱小=10Ω，

因此，其它實驗條件不變，為完成上述實驗，電阻箱的阻值調節范圍是10Ω~40Ω。