Question

13．為探究導(dǎo)體中的電流與電阻的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)室提供的器材有：電源（電壓恒為6V）、電流表、電壓表、五個(gè)定值電阻（阻值分別為6Ω、8Ω、12Ω、16Ω、20Ω）、滑動(dòng)變阻器（1A 20Ω）、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干．

（1）請(qǐng)用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線，在圖甲中把電路連接完整．
（2）電路連接后，小華將滑動(dòng)變阻器的觸頭移至最左端，閉合開(kāi)關(guān)時(shí)發(fā)現(xiàn)電壓表的指針偏轉(zhuǎn)超過(guò)其量程，電流表示數(shù)不為零，則他接下來(lái)應(yīng)進(jìn)行的操作中，最合理的是D．
A．立即將滑動(dòng)變阻器的觸頭移至最右端
B．?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)，將電壓表接入電路的量程改為15V
C．?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)，檢查定值電阻是否發(fā)生斷路
D．?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)，檢查滑動(dòng)變阻器是否發(fā)生短路
（3）排除故障后，當(dāng)定值電阻阻值為6Ω時(shí)，電壓表的示數(shù)如圖乙所示，其值為2.4V．若將定值電阻阻值換為8Ω時(shí)，則應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的觸頭向左移動(dòng)，才能完成第二組數(shù)據(jù)的測(cè)量．
（4）測(cè)量第三組數(shù)據(jù)時(shí)，小華想換用阻值為20Ω的定值電阻，你認(rèn)為可行嗎？不行．
若想完成接下來(lái)的實(shí)驗(yàn)，還可換用阻值為12Ω的定值電阻．

Answer 1

分析 （1）掌握實(shí)物電路的連接，特別是電流表、電壓表和滑動(dòng)變阻器的接法，特別是電流表、電流表量程和正負(fù)接線柱的接法，滑動(dòng)變阻器要接一上一下；
（2）電流表示數(shù)不為零，說(shuō)明電路中無(wú)斷路現(xiàn)象，電壓表的指針偏轉(zhuǎn)超過(guò)其量程，說(shuō)明電阻兩端的電壓太大，根據(jù)各項(xiàng)進(jìn)行分析；
（3）確定電壓表的量程和分度值，讀出電壓表的示數(shù)，根據(jù)串分壓的知識(shí)判斷電阻增大后，電壓表的示數(shù)變化，從而判斷出滑動(dòng)變阻器阻值的變化；
（4）計(jì)算當(dāng)電阻為20Ω時(shí)，計(jì)算出滑動(dòng)變阻器的最大阻值的最小值，便可得出結(jié)論．

解答 解：（1）將電流表、電阻、滑動(dòng)變阻器串聯(lián)起來(lái)，使電流從電流表的正接線柱流入，負(fù)接線柱流出，滑動(dòng)變阻器已接了下面一個(gè)接線柱，應(yīng)再接上面一個(gè)接線柱，如圖所示：
；
（2）將滑動(dòng)變阻器的觸頭移至最左端，此時(shí)滑動(dòng)變阻器的阻值最大，閉合開(kāi)關(guān)時(shí)發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)不為零，則電路中未發(fā)生斷路；若滑動(dòng)變阻器短路，則電壓表測(cè)電源電壓為6V，而圖甲中電壓表量程為0～3V，故電壓表的指針偏轉(zhuǎn)超過(guò)其量程；故選D．
（3）由圖乙知，電壓表的量程為0～3V，分度值為0.1V，示數(shù)為2.4V；
探究電流與電阻的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)保持定值電阻的電壓保持不變；
當(dāng)將6Ω的電阻換為8Ω時(shí)，若滑片的位置不動(dòng)，根據(jù)串聯(lián)分壓原理可知，定值電阻的電壓將變大；為使定值電阻的電壓減小為原來(lái)的電壓值，則應(yīng)增大變阻器兩端的電壓，應(yīng)增大變阻器接入電路的阻值，由圖可知，應(yīng)將滑片向左移動(dòng)．
（4）由3小題可知，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)保持定值電阻的電壓為2.4V不變；
若換為阻值為20Ω的電阻，則電路中的電流為：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.4V}{20Ω}$=0.12A，
此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值應(yīng)為：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{6V-2.4V}{0.12A}$=30Ω，而滑動(dòng)變阻器的最大阻值為20Ω，達(dá)不到要求；
當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值最大為20Ω時(shí)，電路中的電流：I′=$\frac{{U}_{滑}}{{R}_{滑}}$=$\frac{6V-2.4V}{20Ω}$=0.18A，
此時(shí)電阻的阻值為R′=$\frac{U′}{I′}$=$\frac{2.4V}{0.18A}$=13.3Ω，即換用的定值電阻的阻值不能超過(guò)13.3Ω，所以還可換用12Ω的電阻做實(shí)驗(yàn)．
故答案為：（1）見(jiàn)上圖；（2）D；（3）2.4；左；（4）不行；12Ω．

點(diǎn)評(píng) 此題是探究電流與電阻的關(guān)系，考查了控制變量法在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用及電路故障的分析，實(shí)驗(yàn)中涉及到了有關(guān)串分壓的知識(shí)及歐姆定律的應(yīng)用．