Question

在探究“通过导体的电流与电阻的关系”的实验中，小芳同学连接的电路如图所示，已知电源电压恒为6.0V，滑动变阻器R₂规格为“60Ω -0.5A”，可供其选择的定值电阻的阻值有5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、30Ω和40Ω。

（1）请将图中的实物电路连接完整，要求:滑动变阻器的滑片向右滑动时电路中的电流变大，且导线不允许交叉；

（_________）

（2）正确连接电路后，调节滑动变阻器的阻值至最大并闭合开关，发现两电表示数均为零，则电路故障可能为_____．

A. R₁短路　　　　B. R₁断路     C. R₂短路        D. R₂断路

（3）故障排除重新连接正确后，先用5Ω的定值电阻进行实验，闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，此时电流表的示数如图丙所示，则电路中的电流为____A；将5Ω的定值电阻换成了10Ω的定值电阻，闭合开关后应向____（选填“左”或“右”）移动滑动变阻器滑片；

（4）在该同学使用5Ω、10Ω、15Ω这三个定值电阻实验完成上述实验时，定值电阻消耗的最大功率为_____W，此时滑动变阻器接入电路的阻值为________Ω；

（5）在以上实验不改变电表接线柱的基础上，该同学想尽量多测几组数据，但她不能选用的定值电阻有___________。

Answer

D 0.4 左 0.8W 10 40

【解析】

（1）探究“通过导体的电流与电阻的关系”的实验中，滑动变阻器要与定值电阻串联，采取“一上一下”的连接方式，滑片向右滑时电路中的电流变大，说明滑动变阻器接入电路中的电阻变小，即右下方接线柱必须接入电路中；如下图所示：

（2）A.R1短路,电压表示数为0,根据欧姆定律,电路中电流I==0.1A，电流表有示数，不符合题意，故A错误；

B. R1断路，电流表无示数，但电压表与电源连通，有示数，不符合题意，故B错误；

C. R2短路，只有R1连入电路，电压表示数为电源电压，电流表测电路中的电流，不符合题意，故B错误；

D. R2断路，整个电路断路，两表均无法示数，故D正确；

（3）由图2可知，电流表的两程为0，此时的示数为0.4A。

电阻两端的电压为U=IR=0.4A×5Ω=2V，将5Ω的定值电阻换成10Ω定值电阻进行实验，由分压原理，电压表示数变大；因探究电流与电阻的关系的实验时，应保持电阻两端的电压为2V不变，根据串联电路电压的规律，应增大变阻器分得的电压，由分压原理，应增大变阻器连入电路中的电阻大小，所以应向左移动滑片直至电压表示数为2V；

（4）由以上分析知，实验中，应保持定值电阻两端的电压为2V不变，连入5 定值电阻时，其消耗的点功率为P1=0.8W；连入10Ω 定值电阻时，其消耗的点功率为

P2=0.4W，连入15Ω 定值电阻时，其消耗的点功率为P3=0.27W；

比较三者的功率可得，定值电阻消耗的最大功率为0.8W。其滑动变阻器连入电路的电阻为R滑=10。

（5）由以上分析知,实验中,应保持定值电阻两端的电压为2V不变,变阻器的最大阻值为60Ω,电路中的最小电流应为I===A；则允许接的最大电阻值为：R===30Ω，40Ω大于30Ω，所以不可以使用。