Question

【題目】在研究“導(dǎo)體電流與電阻關(guān)系”的實驗中，同學(xué)們利用了阻值分別為10Ω、20Ω、30Ω、40Ω的定值電阻和滑動變阻器講行了探究，如圖，已知變阻器規(guī)格是“20Ω2A”，學(xué)生電源調(diào)至15V．

（1）用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖甲中的電路連接完整；

（__________）

（2）在連接電路的過程中，開關(guān)應(yīng)處于___________狀態(tài)；

（3）閉合開關(guān)前，電流表指針如圖乙所示，對電流表的操作應(yīng)該是___________；

（4）正確連線后，閉合開關(guān)，移動滑片，此時眼晴應(yīng)觀察___________ （選填“電流表”或“電壓表”）．此實驗中，滑動變阻器除了保護(hù)電路外還有______________________的作用；

（5）某次實驗時，電流表示數(shù)如圖丙所示，為___________ A；

（6）為了順利完成實驗，R兩端的電壓不得低于___________ V；

（7）利用如圖甲所示電路探究電流與電壓的關(guān)系時，若定值電阻R=40Ω，電流表和電壓表的量程可任意選取，且電源電壓可調(diào)，要求滑動變阻器的滑片從一端調(diào)至另一端的過程中，電流表和電壓表指針的偏轉(zhuǎn)角度始終既不小于滿偏的三分之一又不超過量程，則電源電壓的取值范圍是___________．

Answer 1

【答案】 斷開 調(diào)零 電壓表 保持電阻兩端的電壓不變 0.2 10 12V≤U≤15V

【解析】

(1)實驗中電壓表應(yīng)測定值電阻兩端的電壓，由此連圖；

(2)在連接電路的過程中，應(yīng)使開關(guān)處于斷開狀態(tài)；

(3)由圖乙，電流表指針沒有指在零刻度線上，使用電流表前應(yīng)對電流表進(jìn)行機(jī)械調(diào)零，使指針指在零刻度線上；

(4)探究導(dǎo)體電流與電阻的關(guān)系時，必須控制導(dǎo)體兩端的電壓值一定，所以眼睛應(yīng)盯著電壓表；此實驗中滑動變阻器有兩個作用：一是保護(hù)電路，二是保持電阻兩端的電壓不變；

(5)根據(jù)電流表量程和分度值讀出丙圖中其示數(shù)；

(6)當(dāng)阻值為40Ω的定值電阻與整個滑動變阻器串聯(lián)時，電壓表的示數(shù)最小，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電路中的電流，再根據(jù)歐姆定律求出電壓表保持的最小電壓；

(7)①若電流表選取的量程為03A，電流表滿偏的為1A，算出此時R兩端的電壓，再與電壓表的量程對比，判斷出電流表的量程；②若電流表選取的量程為00.6A，電流表滿偏的為0.2A，算出此時R兩端的電壓，再與電壓表的量程對比，判斷出電壓表的量程；由題意可知電流表的示數(shù)范圍為0.20.6A，根據(jù)≥0.2A，≤0.6A，判斷出電源電壓的范圍；電壓表的示數(shù)范圍為515V，則40Ω≥5V，40Ω≤15V，再判斷出電源電壓的范圍，找出電源電壓的公共范圍．

(1)[1]將電壓表的負(fù)接線柱與電阻R的右接線柱相連，如圖所示：

(2)[2]在連接電路的過程中，開關(guān)應(yīng)處于斷開狀態(tài)；

(3)[3]電流表指針沒有指在零刻度線上，應(yīng)先對電流表調(diào)零；

(4)[4]探究導(dǎo)體電流與電阻的關(guān)系時，必須控制導(dǎo)體兩端的電壓值一定，因此閉合開關(guān)，移動滑片時眼睛應(yīng)觀察電壓表；

[5]此實驗中滑動變阻器的另一個作用是保持電阻兩端的電壓不變；

(5)[6]由圖丙，電流表的量程為00.6A，分度值0.02A，示數(shù)為0.2A；

(6)[7]當(dāng)阻值為40Ω的定值電阻與整個滑動變阻器串聯(lián)時，電路中的電流為：

，

定值電阻兩端的電壓為：

，

也就是說，為了保證在滑動變阻器電阻范圍內(nèi)完成本實驗，定值電阻兩端的電壓不能低于10V；

(7)[8]①若電流表選取的量程為03A，電流表滿偏的為1A，

此時R兩端的電壓為：

，

所以電流表選取03A的情況應(yīng)舍去；

②若電流表選取的量程為00.6A，電流表滿偏的為0.2A，

此時R兩端的電壓為：

，

所以電壓表應(yīng)選取03V量程的情況應(yīng)舍去，故電流表量程只能為00.6A，電壓表量程只能為015V；由題意可知電流表的示數(shù)范圍為0.20.6A，則有

≥0.2A，

≤0.6A，

解得12V≤U≤24V；

電壓表的示數(shù)范圍為515V，當(dāng)滑動變阻器阻值最大時，則有

40Ω≥5V，

40Ω≤15V

解得7.5V≤U≤22.5V；

當(dāng)滑動變阻器電阻最小時，則有5V≤U≤15V

綜上電源電壓取值范圍為12V≤U≤15V．