Question

【題目】東東同學學習了電學知識以后，選用三節新的干電池作為電源，并設計了如下的電學實驗。

(1)探究導體中電流與導體電阻的關系。選用的定值電阻的阻止分別是5Ω、10Ω、15Ω、20Ω。

①按照甲圖所示的電路圖，把乙實物電路補充完整，當滑動變阻器的滑片向左滑動時，電流表示數增大（________________）

②閉合開關后，東東發現電流表沒有示數，電壓表有示數，電路中出現的故障可能是_____。

③東東排除故障后，把5Ω的電阻接入電路，閉合開關，適當調節滑片的位置，電流表的示數如圖丙所示，其示數為_____A。

④斷開開關S，把5Ω的電阻換成10Ω的電阻，再次閉合開關后，滑片應向______填“左”或“右”)端移動。

⑤在此實驗中，滑動變阻器接入電路的阻值范圍是_____。

(2)東東同學在電源電壓未知，缺少電流表的情況下，設計了如圖丁所示的電路圖 (R0阻值已知)，來測量未知電阻Rx的阻值。

①閉合S、S1，斷開S2，適當調節滑片的位置，電壓表示數為U1。

②閉合S、S2，斷開S1，滑動變阻器滑片的位置保持不變，電壓表示數為U2。

③未知電阻的阻值Rx＝_____(用字母表示)。

Answer 1

【答案】 電阻斷路（或電流表短路） 0.4； 右 6.25Ω﹣25Ω

【解析】

(1)①[1]滑動變阻器的滑片向左滑動時，電流表示數增大，即電阻變小，故變阻器左下接線柱連入電路中，如下所示：

②[2]閉合開關后，東東發現電流表沒有示數，電壓表有示數，電路中出現的故障可能是電阻斷路（或電流表短路）；

③[3]東東排除故障后，把5Ω的電阻接入電路，閉合開關，適當調節滑片的位置，由圖丙知道，電流表選用小量程，分度值為0.02A，其示數為0.2A；

④[4]由串聯分壓原理知道，將定值電阻由5Ω改接成10Ω的電阻，電阻增大，其分得的電壓增大；探究電流與電阻的實驗中應控制電壓不變，即應保持電阻兩端的電壓不變，由串聯電路電壓的規律知道，應增大滑動變阻器分得的電壓，即應增大滑動變阻器連入電路中的電阻，所以，滑片應向右端移動；

⑤[5]當電阻5Ω的電阻接入電路，最大電流為0.4A，由串聯電阻的規律和歐姆定律知道，變阻器連入電路的最小電阻是：

；

根據串聯電路的規律及分壓強原理知道：

,

即

解得：R滑大＝25Ω；即在此實驗中，滑動變阻器接入電路的阻值范圍是6.25Ω﹣25Ω；

(2)[6]在步驟①中，電壓表測待測電阻和定值電阻的總電壓，在步驟②中，電壓表定值電阻的總電壓，因此時各電阻的大小和電壓不變，根據串聯電路電壓的規律，待測電阻的電壓為U1﹣U2，由分壓原理知道：

，

所以，未知電阻的阻值是：

。