Question

（2008?河北模擬）小明同學(xué)用圖甲所示的電路來驗(yàn)證“電流與電阻的關(guān)系”，所用器材有：電壓恒為3V的電源，阻值為5Ω、10Ω，、20Ω的定值電阻各一只，“15Ω　lA“的滑動(dòng)變阻器一只，學(xué)生用電流表、電壓表各一只，開關(guān)和導(dǎo)線若干．

（1）根據(jù)題意，請(qǐng)你選擇合適的電表量程，并幫助小明按電路圖用筆畫線代替導(dǎo)線完成右邊實(shí)物圖（圖乙）的連接．
（2）在這個(gè)試驗(yàn)中，定值電阻兩端的電壓是怎樣實(shí)現(xiàn)不變的：

通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器

．
（3）實(shí)驗(yàn)過程中他控制定值電阻兩端的電壓恒為1.5V．
A．先將R用5Ω的電阻接入電路中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，讀取與該電阻對(duì)應(yīng)的電流值；
B．再將10Ω的電阻替換5Ω的電阻接入電路中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，讀取與該電阻對(duì)應(yīng)的電流值；
C．最后他用20Ω的電阻替換10Ω的電阻接入電路中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)無法讀取與20Ω的電阻對(duì)應(yīng)的電流值．經(jīng)檢查，電路連接無誤，且元件完好，請(qǐng)你幫他找出兩種可能的原因．
原因1：

20Ω電阻阻值太大

．原因2：

滑動(dòng)變阻器最大阻值太小

．
（4）如果R的阻值未知，電壓表已損壞，仍利用該電路測(cè)出定值電阻R的阻值，步驟為

移動(dòng)滑動(dòng)變阻器使其接入電路中的電阻值最大即15Ω，記錄此時(shí)的電流值I

．
（5）寫出R的數(shù)學(xué)表達(dá)式：R=

3-15I

I

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)電源的電壓確定電壓表的量程，根據(jù)歐姆定律和電阻求出電路最大電流確定電流表的量程，由原理圖從電源的正極出發(fā)，依次將各元件連入即可；
（2）探究“電流與電阻的關(guān)系”時(shí)，應(yīng)通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片來控制定值電阻兩端的電壓不變，改變電阻的阻值，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；
（3）根據(jù)串聯(lián)電路電阻的分壓特點(diǎn)可知電壓表的示數(shù)為1.5V時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻，從而得出不能讀出與20Ω的電阻對(duì)應(yīng)的電流值的原因；
（4）如果R的阻值未知，電壓表損壞時(shí)，可以調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使其接入電路中的電阻值最大即15Ω，讀出電流表的示數(shù)，根據(jù)歐姆定律求出電路中的總電阻，利用電阻的串聯(lián)特點(diǎn)求出R的阻值．

解答：解：（1）由題意可知，電源電壓為3V，則電壓表只能選擇量程0～3V，則電路中最大電流為

3V

5Ω

=0.6A，故電流表應(yīng)選擇量程0～0.6A；則根據(jù)原理圖從電源的正極開始，以次將開關(guān)、滑動(dòng)變阻器、待測(cè)電阻、電流表回到電源的負(fù)極，電壓表最后并聯(lián)在待測(cè)電阻兩端的電壓，答案如圖：

（2）在這個(gè)試驗(yàn)中，定值電阻兩端的電壓是通過通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器來實(shí)現(xiàn)不變的；
（3）串聯(lián)電路電阻起分擔(dān)電壓的作用，相等的電阻分擔(dān)的電壓相等，電源的電壓是3V，當(dāng)阻值為5Ω、10Ω的定值電阻接入電路，通過移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，都能和滑動(dòng)變阻器分擔(dān)一半的電壓1.5V，當(dāng)20Ω的定值電阻接入時(shí)，滑動(dòng)變阻器的最大阻值的15Ω，20Ω的定值電阻兩端的電壓最小是

3V

20Ω+15Ω

≈1.7V，不能達(dá)到1.5V，要保持1.5V，滑動(dòng)變阻器的電阻至少是20Ω．
（4）移動(dòng)滑動(dòng)變阻器使其接入電路中的電阻值最大即15Ω，記錄此時(shí)的電流值即I；
（5）電路中的總電阻R_總=

U

I

=

3V

I

，
所以R=R_總-R_滑=

3V

I

-15Ω=

3-15I

I

．
故答案為：（1）如上圖所示；（2）通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器；（3）20Ω電阻阻值太大；滑動(dòng)變阻器最大阻值太小；（4）移動(dòng)滑動(dòng)變阻器使其接入電路中的電阻值最大即15Ω，記錄此時(shí)的電流值即I；（5）

3-15I

I

．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了探究“電流與電阻的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，涉及了電壓表和電流表量程的選擇與連接、由電路圖連接實(shí)物圖、實(shí)驗(yàn)的原理、實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、歐姆定律和串聯(lián)電路特點(diǎn)的應(yīng)用，知識(shí)點(diǎn)較多，綜合性強(qiáng)，給解題帶來了困難．