Question

小明用图甲所示实物电路探究“导体中电流跟电阻的关系”，提供的器材有：电压恒为6V 的电源、电流表、电压表、电阻箱、滑动变阻器（最大阻值模糊不清）、开关、导线若干。

（1）图甲电路中存在连线错误，只需改动一根导线，即可使连线正确。请在接错的导线上打“×”， 并用笔画线代替导线画出正确的接法。

（_______）

（2）改正连线后进行如下操作：

①将电阻箱的阻值调为5Ω，闭合开关，发现电流表示数为0.3A，则滑动变阻器的最大阻值为__________Ω

②移动滑片使电压表示数为U₀时，记录电流表示数。

③当电阻箱的阻值分别为10Ω、15Ω 时，闭合开关，重复步骤②。

④当电阻箱的阻值为R_x时，闭合开关，滑动变阻器无论怎么调节，电压表示数始终大于U₀，记录滑动变阻器在最大阻值时的电流表示数。

⑤利用测得的数据绘制如图乙所示的图象。

由图乙可知，实验过程中，U₀为____V，滑动变阻器消耗的最大功率是___W，R_x 的阻值为_____Ω。

（3）实验过程中，同组的小华将电阻箱的阻值从15Ω 调为25Ω 后，没有调节滑动变阻器的滑片P 就直接读出电流表的示数，则此时电流表的示数可能是________A。

Answer

见解析所示 15 3 1.8 45 0.15

【解析】

(1)[1]原电路中，电阻箱和电压表短路了，改动后如下图所示：

(2)①[2]电源电压恒为6V，电流表示数为0.3A，由欧姆定律得到总电阻

R==20Ω，

根据电阻的串联，则滑动变阻器的最大阻值为：

R滑大=20Ω-5Ω=15Ω；

⑤[3]根据乙中图象的可看出，

UV1=0.6A×5Ω=3V，

UV2=0.3A×0Ω=3V，

UV3=0.2A×15Ω=3V，

即电流I与电阻R的乘积为3V，因此U0的值为3V；

[4]由于U0的值不变为3V，根据串联电路电压的规律，则滑动变阻器分到的电压为：

U滑=U-UV=6V-3V=3V；

根据功率公式P=UI可知，当电路中电流最大时，滑动变阻器功率最大。由图象可知最大电流为0.6A，因此最大功率为：

P=U′I′=3V×0.6A=1.8W；

[5]滑动变阻器在最大阻值时的电流表示数为0.1A，由欧姆定律得到

U滑=I小R滑=0.1A×15Ω=1.5V，

说明此时滑动变阻器的电压为1.5V，根据串联电路电压的规律，则电阻箱的电压为：

U′箱=6V-1.5V=4.5V，

由欧姆定律，则电阻箱的阻值：

Rx==45Ω；

(3)[6]因U0的值为3V；根据串联电路电压的规律和分压原理，当电阻箱的阻值是15Ω时，此时滑动变阻器的阻值也是15Ω，若将电阻箱的阻值调为25Ω，则此时电路内的总电阻为40Ω，由欧姆定律得到电流为：

I″==0.15A。