Question

【题目】在“探究通过导体的电流与电阻的关系”实验中，小明采用的电路如图甲所示，实验中，他始终保持定值电阻R两端的电压为6V不变。实验中所用的部分器材如下：电源（电压恒为9V），电流表（0﹣0.6A），电压表（0﹣15V），15Ω、20Ω、25Ω、30Ω和50Ω的定值电阻各一只，滑动变阻器（20Ω，1A）。

（1）小明将20Ω的定值电阻接入a、b之间进行实验，在闭合开关前，应将滑片P置于图中滑动变阻器的最_____端；

（2）闭合开关后，小明发现无论怎样调节滑动变阻器，电流表示数始终为零，电压表示数始终为9V，已知导线和各处的连接完好。由此推断，电路中_____（填写器材名）发生了_____（选填“短路”或“断路”）故障；

（3）小明将某定值电阻接入a、b之间进行实验，闭合开关，调节滑动变阻器，使电压表示数为6V，此时电流表的示数如图乙所示，则示数为_____A；

（4）当小明将50Ω定值电阻接入a、b之间进行实验时，你推测将出现的一个不能达到实验目的实验现象是_____，其原因是_____；

（5）小明根据实验数据画出图丙所示图象，依此你得出的结论是：在电压一定时，通过电阻R的电流与它的阻值成_____；

（6）若用电阻箱替换定值电阻接在a、b之间，其它实验条件不变，为完成上述实验，电阻箱的阻值调节范围是_____。

Answer 1

【答案】右定值电阻断路0.24电压表的示数调不到6V滑动变阻器的最大阻值偏小反比10Ω﹣40Ω

【解析】

（1）闭合开关前，滑动变阻器滑片应置于阻值最大位置，故应将滑片P置于图中滑动变阻器的最右端；

（2）闭合开关后，无论怎样调节滑动变阻器，电流表示数始终为零，说明电路可能存在断路，电压表示数始终为9V，则电压表与电源连通，由此推断，电路中定值电阻发生了断路故障；

（3）由图乙可知，电流表选用0~0.6A的量程，分度值为0.02A，示数为0.24A；

（4）由题，电源电压为9V，定值电阻R两端始终保持电压为Uab=6V不变，根据串联电路电压规律，滑动变阻器分得的电压为U滑=U-Uab=9V-6V=3V，根据串联分压原理，所以，即要保持定值电阻R两端的电压为6V不变，

当将50Ω定值电阻接入a、b之间进行实验时，滑动变阻器连入电路的电阻为25Ω才能完成实验，而题目中滑动变阻器的最大阻值只有20Ω，由于滑动变阻器的最大阻值太小，电压表的示数调不到6V；

（5）由图丙可知，图象为过原点的直线，电流I与电阻的倒数成正比，依此得出的结论是：在电压一定时，通过电阻R的电流与它的阻值成反比；

（6）若用电阻箱替换定值电阻接在a、b之间，其它实验条件不变，电源电压为9V，电压表示数为6V；

①由串联电路电压关系可知，滑动变阻器分得的电压为9V-6V=3V，电阻箱的电压为滑动变阻器电压的2倍，当变阻器最大阻值连入电路中时，根据串联分压原理，电阻箱的最大阻值为R箱大=2×20Ω=40Ω；

②电流表量程为0~0.6A，当电路中电流最大为I大=0.6A时，根据欧姆定律，电路的总电阻最小为，

因为滑动变阻器两端的电压为电阻箱电压的倍，

由串联分压原理，变阻器连入电路中电阻为电阻箱的电阻的倍，

根据串联电阻的规律R总小=R箱小+R滑=，

所以电阻箱的最小值为R箱小=10Ω，

因此，其它实验条件不变，为完成上述实验，电阻箱的阻值调节范围是10Ω~40Ω。