Question

东东同学学习了电学知识以后，选用三节新的干电池作为电源，并设计了如下的电学实验。

(1)探究导体中电流与导体电阻的关系。选用的定值电阻的阻止分别是5Ω、10Ω、15Ω、20Ω。

①按照甲图所示的电路图，把乙实物电路补充完整，当滑动变阻器的滑片向左滑动时，电流表示数增大（________________）

②闭合开关后，东东发现电流表没有示数，电压表有示数，电路中出现的故障可能是_____。

③东东排除故障后，把5Ω的电阻接入电路，闭合开关，适当调节滑片的位置，电流表的示数如图丙所示，其示数为_____A。

④断开开关S，把5Ω的电阻换成10Ω的电阻，再次闭合开关后，滑片应向______填“左”或“右”)端移动。

⑤在此实验中，滑动变阻器接入电路的阻值范围是_____。

(2)东东同学在电源电压未知，缺少电流表的情况下，设计了如图丁所示的电路图 (R₀阻值已知)，来测量未知电阻R_x的阻值。

①闭合S、S₁，断开S₂，适当调节滑片的位置，电压表示数为U₁。

②闭合S、S₂，断开S₁，滑动变阻器滑片的位置保持不变，电压表示数为U₂。

③未知电阻的阻值R_x＝_____(用字母表示)。

Answer

电阻断路（或电流表短路） 0.4； 右 6.25Ω﹣25Ω

【解析】

(1)①[1]滑动变阻器的滑片向左滑动时，电流表示数增大，即电阻变小，故变阻器左下接线柱连入电路中，如下所示：

②[2]闭合开关后，东东发现电流表没有示数，电压表有示数，电路中出现的故障可能是电阻断路（或电流表短路）；

③[3]东东排除故障后，把5Ω的电阻接入电路，闭合开关，适当调节滑片的位置，由图丙知道，电流表选用小量程，分度值为0.02A，其示数为0.2A；

④[4]由串联分压原理知道，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，由串联电路电压的规律知道，应增大滑动变阻器分得的电压，即应增大滑动变阻器连入电路中的电阻，所以，滑片应向右端移动；

⑤[5]当电阻5Ω的电阻接入电路，最大电流为0.4A，由串联电阻的规律和欧姆定律知道，变阻器连入电路的最小电阻是：

；

根据串联电路的规律及分压强原理知道：

,

即

解得：R滑大＝25Ω；即在此实验中，滑动变阻器接入电路的阻值范围是6.25Ω﹣25Ω；

(2)[6]在步骤①中，电压表测待测电阻和定值电阻的总电压，在步骤②中，电压表定值电阻的总电压，因此时各电阻的大小和电压不变，根据串联电路电压的规律，待测电阻的电压为U1﹣U2，由分压原理知道：

，

所以，未知电阻的阻值是：

。