Question

某实验小组用图甲所示电路进行“探究电流与电阻的关系”实验。

 

表1

次数	1	2	3
R	5	10	20
I		0.2	0.1

(1)请将图甲连接完整，要求滑动变阻器滑片向右移动时电阻变大____________。

(2)闭合开关前，滑动变阻器滑片P应该位于_______端(选填“A”或“B”)

(3)闭合开关后，同学们发现，无论怎样调节滑动变阻器的滑片，电流表始终没有示数，电压表示数接近电源电压，原因可能是_______________

(4)排除故障后，先将5Ω定值电阻接入电路，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为某一定值，此时电流表的示数如图乙所示，为__________A。

(5)接下来断开开关，取下5Ω的定值电阻，换成10Ω的定值电阻，闭合开关，应向_____________(选填“A”或“B”)端移动滑片，直至电压表示数为_________V 时，读出电流表的示数。再更换20Ω定值电阻继续实验，实验数据记录在表格中。由表1实验数据可知：当导体两端的电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成_________

(6)该小组想用一块电流表和一个定值电阻R₀，测未知电阻R_x的阻值。于是他们设计了如图丙所示的电路图，并进行如下实验操作：

①闭合S和S₁，此时电流表的示数为。

②闭合S，断开S₁，此时电流表的示数为。

③请用已知量R₀和测出量，表示出未知电阻R_x的表达式，则R_x=____________。

Answer

B 定值电阻断路 0.4 B 2 反比

【解析】

(1)[1]滑动变阻器与电阻串联，要求滑片向右移动时，连入电路的电阻变大，所以应将滑动变阻器的A接线柱与开关的右接线柱相连，如下图所示：

(2)[2]为保护电路，变阻器连入电路中电阻最大处即B端。

(3)[3]闭合开关，移动变阻器滑片P，发现电流表无示数，电路可有断路发生，而电压表有示数，说明电压表到电源两极间是通路，所以故障原因可能是定值电阻断路。

(4)[4]电流表的示数如图乙所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A，示数0.4A。

(5)[5][6]研究电流与电阻的关系时，要控制电压表示数不变，由欧姆定律的变形公式，电压表示数

U=IR=0.4A×5Ω=2V

根据串联分压原理可知，将定值电阻由5Ω改接成10Ω的电阻，电阻增大，其分得的电压增大；探究电流与电阻的实验中应控制电压不变，即应保持电阻两端的电压不变，根据串联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压，由分压原理，应增大滑动变阻器连入电路中的电阻，所以滑片应向B端移动，使电压表的示数为2V，读出电流表的示数。

[7]由表格中数据发现：电阻为原来的几倍，通过的电流为原来的几分之一，故在电压一定时，电流与电阻成反比。

(6)[8]①闭合S、S1，此时两电阻并联，电流表测量干路电流，示数为I1。

②闭合S、断开S1，此时为只有Rx工作的电路，电流表测量通过Rx的电流，示数为I2，可测出电源电压

U=I2Rx

③根据并联电路电流的规律可知通过R0的电流

I0=I1-I2

则电源电压为

U=(I1-I2)R0

根据电源电压相等可知

I2Rx=(I1-I2)R0

Rx=