Question

18．小华同学为了探究“电流与电阻的关系”，设计了图甲的实验电路，她在学校实验室找来了如下一些实验器材：电压恒为3V的电源，电流表、电压表各一只，一个开关，阻值分别为10Ω、20Ω、50Ω的定值电阻各一个，滑动变阻器上标有“20Ω 1A”字样，导线若干．
（1）请你用笔画线代替导线，将图乙的实物图接完整．

（2）小华先把10Ω的电阻接入电路，移动滑动变阻器滑片，使电压表示数为2V，读出电流表示数后，断开开关，她直接拆下10Ω的电阻，改换成阻值为20Ω的电阻继续做实验，闭合开关，她应将变阻器滑片向右端（选填“左”或“右”）移动，移动滑动变阻器滑片的同时，眼睛应注视C（选填字母）．
A．开关   B．电流表示数   C．电压表示数   D．滑动变阻器滑片
（3）当小华改用50Ω的电阻继续实验时，发现无论怎样移动滑动变阻器滑片，都无法使电压表示数达到实验要求的值，你认为“电压表示数无法达到实验要求的值”的原因可能是C．
A．滑动变阻器最大阻值太大   B．电压表量程选小了   C．滑动变阻器最大阻值太小   D．滑动变阻器烧坏了．

Answer 1

分析 （1）根据电源的电压确定电压表的量程，且与电阻R并联，滑动变阻器按一上一下的原则串联在电路中；
（2）探究电流与电阻的关系时应控制电阻两端的电压不变，即电压表的示数不变，用10Ω的电阻改换成20Ω的电阻时，根据串联电路的分压特点可知电阻两端的电压变化，根据欧姆定律可知电压表示数不变时电路中电流的变化，进一步可知滑动变阻器阻值的变化和滑片移动的方向；
（3）根据滑动变阻器的最大阻值与定值电阻阻值间的关系，由串联电路的分压原理分析电压表不能达到要求的原因．

解答 解：（1）已知电源电压恒为3V，则电压表的量程为0～3V，且与R并联；
滑动变阻器的任意上方接线柱与电流表的负接线柱相连，如下图所示：

（2）探究电流与电阻的关系时，应控制电阻两端的电压不变，即题中电压表的示数为2V不变，
由串联电路的分压特点可知，用10Ω的电阻改换成20Ω的电阻时，定值电阻R两端分得的电压变大，
要使电压表的示数不变，应减小电路中的电流，即滑片向右端移动，增大接入电路中的电阻，直至眼睛观察到电压表的示数为2.5V为止；
（3）当改用50Ω的电阻时，若电压表示数仍然为2V，则电路中的电流I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2V}{50Ω}$=0.04A，
滑动变阻器接入电路的阻值应该为：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3V-2V}{0.04A}$=25Ω＞20Ω，
由于滑动变阻器的最大阻值太小，所以无法使电压表的示数达到实验要求的值，故选C．
故答案为：（1）如上图所示；（2）右；C；（3）C．

点评 本题考查了电路的连接和串联电路的特点以及欧姆定律的应用等，知道实验中控制变量法的应用和电压表量程的选择是关键．