Question

某实验小组在“探究电流与电阻的关系”实验中，按如图甲所示的电路图正确连接电路，逐次将不同阻值的电阻R接在a、b间，每次闭合开关前，滑动变阻器的滑片均移到阻值最大端。

（1）连接电路时，开关应处于__________状态。

（2）当接入的电阻R为5Ω时，闭合开关，电流表无示数，电压表示数如图乙，移动滑片，两表指针保持不动。若电路中只有一处故障，则故障是_______________，电源两端的电压为______ V；

（3）排除故障后进行如下操作：

①闭合开关，记录电流表示数为0.3A；

②移动滑片使电压表示数为U₀时，记录电流表示数；

③当接入的电阻R分别为10Ω、15Ω时，闭合开关，保持__________的示数不变（选填“电压表”或者“电流表”）；

④当接入的电阻R为R_x时，闭合开关，电压表示数大于U₀，记录电流表示数；

⑤利用测得的数据绘制出如图丙所示的图象，由图像可知，U₀=__________V；

（4）由图像可得结论：当电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成__________比；

（5）实验中，滑动变阻器消耗的最大功率为__________ W；

（6）仍使用原有器材，若使以上四个电阻都能为实验所用，应控制a、b之间的电压至少为____ V。

Answer

断开； R断路； 6； 电压表； 3； 反； 1.8； 4。

【解析】

(1)[1]连接电路时，为保证电路安全，开关应处于断开状态；

(2)[2]如图甲所示，闭合开关S，发现电流表无示数，电压表有较大示数，且导线及相关连接处均完好，说明电压表并联的部分断路，即定值电阻R断路；

[3]此时电压表与变阻器串联，电压表内阻非常大，根据串联电路的分压特点可知，此时电压表示数即为电源电压，由图乙可知，电压表示数即电源电压为6V；

(3)[4]实验是探究探究电流与电阻的关系，故应该控制电压不变，即保持电压表示数U0不变；

[5]因为保持电阻两端的电压不变，当接入电阻10Ω时，通过电流表0.3A，根据U=IR可知

；

(4)[6]当电压一定时，根据图丙可知，电流增大时，电阻减小，通过导体的电流与导体的电阻成反比；

(5)[7]电阻两端的电压始终在3V，总电压6V，根据串联电路各用电器电压之和等于总电压可得

，

由图丙可知，电路通过的最大电流为0.6A，所以滑动变阻器的最大功率为

；

(6)[8]因为电压表示数始终保持3V不变，即电阻两端电压为3V，串联电路中各个用电器电压之和为总电压，故得滑动变阻器两端电压为

，

由分压原理可知，滑动变阻器应该和接入电阻的阻值一样大，故滑动变阻器至少为15Ω。接入Rx时，通过电路电流为0.1A，根据R=可知

，

仍使用原有器材，使5Ω、10Ω、15Ω和Rx四个电阻都能为实验所用，根据串联电路规律和分压原理得

，

，

，

故应控制a、b之间的电压至少为4V。