Question

【題目】物理課外興趣小組利用如圖所示的電路圖進(jìn)行一些電學(xué)實(shí)驗(yàn),其中電阻R有20Ω、15Ω、10Ω、5Ω、1Ω五個供選擇,滑動變阻器的規(guī)格是“10Ω 1A”，電源電壓5V保持不變。

(1)用筆畫線代替導(dǎo)線將圖中電流表準(zhǔn)確接入電路；

（__________）

(2)在做“探究導(dǎo)體的電流與電阻的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)時:

①選用哪三個電阻更合適?答：_________________；

②此實(shí)驗(yàn)對電阻兩端電壓的控制有什么要求?答:_____________________；

③按要求接入電阻后閉合開關(guān),發(fā)現(xiàn)電流表指針幾平不動,電壓表指針向右偏轉(zhuǎn)且超過滿刻度，原因可能是___________________________________；

(3)用一根導(dǎo)線代替電流表接入電路進(jìn)行測量未知電阻的實(shí)驗(yàn),R先選用5Ω的電阻接入電路,移動滑動變阻器的滑片使電壓表示數(shù)為2V，然后保持滑動變阻器的滑片不動,用代替5Ω電阻接入電路,此時電壓表示數(shù)為3V則的阻值為______Ω.

Answer 1

【答案】 15Ω、10Ω和5Ω 保持不變 定值電阻R斷路 11.25

【解析】

先根據(jù)滑動變阻器的規(guī)格是“10Ω/1A”，確定電路中允許通過的最大電流，再根據(jù)選用最小的電阻，由歐姆定律計(jì)算電壓表的最大示數(shù)，最后根據(jù)分壓原理，判斷換上較大的5Ω、10Ω…的電阻時，求出變阻器連入電路中的阻值大小與10Ω比較；從而確定可以接入電路的定值電阻；注意根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律和分壓原理時，本實(shí)驗(yàn)要求電壓表示數(shù)不變，由歐姆定律可知電路中的最大電流，從而確定電流表的量程，并將電流表串聯(lián)在電路中。

電流表無示數(shù)，說明電路某處斷路；電壓表指針向右偏轉(zhuǎn)且超過滿刻度，說明電壓表的正負(fù)接線柱與電源兩極相連，并且電源電壓大于電壓表的量程；

先根據(jù)歐姆定律求出5Ω電阻接入電路時的電流，然后根據(jù)串聯(lián)電路電壓規(guī)律和歐姆定律求出滑動變阻器接入電路的阻值；再根據(jù)歐姆定律求出Rx 接入電路時的電流，最后根據(jù)歐姆定律的應(yīng)用計(jì)算Rx 的阻值即可。

根據(jù)題意知道，變阻器允許通過的最大電流為1A，所以，當(dāng)選用R5 =1Ω的定值電阻時，根據(jù)歐姆定律，電壓表最大示數(shù)是：U5 =I大 R5 =1A×1Ω=1V；由圖知道，電壓表使用的是3V量程，此時變阻器的電壓是：5V-1V=4V，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律結(jié)合分壓原理知道，變阻器連入電路中的電阻是：，說明若用1Ω的定值電阻時，實(shí)驗(yàn)無法完成；

同理，若選用R1 =20Ω的定值電阻， R滑 =10Ω時，根據(jù)分壓原理知道，此時，所以，電壓表的示數(shù)是：，即說明若用20Ω的定值電阻時，實(shí)驗(yàn)無法完成；

同理，若選用R2 =15Ω的定值電阻，R滑 =10Ω時，根據(jù)分壓原理知道，電壓表的示數(shù)是：，說明若用15Ω的定值電阻時，實(shí)驗(yàn)可以完成；

若選用R4=5Ω的定值電阻，當(dāng)其兩端電壓為最大值3V時，電路中的最大電流是：，說明若用5Ω的定值電阻時，實(shí)驗(yàn)可以完成；

綜上所述知道，R滑 隨R定 的增大而增大，所以應(yīng)選用15Ω、10Ω、5Ω的定值電阻，做“探究導(dǎo)體的電流與電阻的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，電流表量程應(yīng)選擇0～0.6A；

（1）根據(jù)以上分析知道，電流表量程應(yīng)選擇0～0.6A ，所以電流表準(zhǔn)確接入電路如下：

(2) ①綜上所述知道，在做“探究導(dǎo)體的電流與電阻的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)時，應(yīng)選用15Ω、10Ω、5Ω的定值電阻，實(shí)驗(yàn)可以完成；

②電壓表測量的是定值電阻的電壓，由以上分析知道，電壓表示數(shù)最大是3V，說明實(shí)驗(yàn)時對電阻兩端電壓應(yīng)控制在3V不變；

③若電流表無示數(shù)，則說明電路某處斷路；電壓表指針向右偏轉(zhuǎn)且超過滿刻度，則說明電壓表的正負(fù)接線柱與電源兩極相連，并且電源電壓大于電壓表的量程，即說明定值電阻R斷路；

（3）當(dāng)5Ω電阻接入電路時，電壓表示數(shù)為2V時，電路中的電流是：

此時滑動變阻器接入電路的阻值是：

當(dāng)Rx 接入電路時，電路中的電流是：

由I=知道，的阻值是：