Question

2．如图甲所示的电路图，研究通过导体的电流与电阻的关系，电源电压恒为3V，电流表量程是0～0.6A，R是分度值为0.1的电阻箱，R′是规格为“20Ω 2A”的滑动变阻器．
（1）按甲图连接好电路后，闭合开关S之前，应将滑动变阻器R′的滑片滑到b 端（选填“a”或“b”）．开始实验时，发现电流表和电压表都有示数，无论怎样调节滑动变阻器的滑片，电压表和电流表示数均不变，请你分析电路发生的故障可能是变阻器同时接了上面两个接线柱．（回答一种即可）
（2）排除故障之后，改变电阻箱的阻值，再调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数保持不变，记下电阻箱的阻值与对应的电流表示数描在乙图中，根据所描点对应的数据可知，电压表示数为2V．该同学在操作中将电阻箱的阻值有1Ω调为丙图的示数，此时电阻箱的读数为5Ω．为了保持上述电压表的示数不变，应该将滑动变阻器的滑片向a 端（选填“a”或“b”）滑动到适当的位置．此时滑动变阻器接入电路中的阻值应为2.5Ω．
（3）同学们在交流讨论中提出，既要保证上述电压表示数不变，又要使通过电流表的电流不超过其量程，那么电阻箱的阻值最小只能调为3.4Ω．

Answer 1

分析 （1）为保护电路，在闭合开关前，应将滑片移至最大阻值处；无论怎么调节变阻器，电压表和电流表示数不变，说明变阻器不起作用，接法错误；
（2）根据所描点对应的电流和电阻值，根据U=IR来计算电压值；用各指针所指的示数乘以下面的倍数，然后将所有的数值相加，即为该电阻箱的读数；电阻变小，两端电压变小，为保持电阻两端的电压不变，用减小变阻器的阻值；根据串联电路的特点及欧姆定律计算出变阻器的阻值．
（3）根据电阻两端的电压及最大电流得出电阻箱的最小阻值（注意电阻箱只能读整数）．

解答 解：（1）由图知，在闭合开关前，应将滑片移至b端，使其阻值最大；
电流表和电压表都有示数，说明未发生断路或短路现象，无论怎样调节滑动变阻器的滑片，电压表和电流表示数均不变，说明变阻器不起作用，可能同时接了上面或下面两个接线柱；
（2）由图象知，当R=5Ω时，电流I=0.4A，可知电阻两端的电压U=IR=0.4A×5Ω=2V；
由图丙知，电阻箱的阻值为0×100Ω+0×10Ω+5×1Ω+0×0.1Ω=5Ω；
电阻值由10Ω换为5Ω，电压表的示数将变小，为保持电压表的示数不变，应减小变阻器的阻值，故将滑片向a端滑动；
变阻器两端的电压U_滑=3V-2V=1V，所以变阻器的阻值R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{1V}{0.4A}$=2.5Ω．
（3）当电流为0.6A时，电阻箱的阻值R′=$\frac{U}{I′}$=$\frac{2V}{0.6A}$≈3.3Ω，取3.4Ω．
故答案为：（1）b；变阻器同时接了上面两个接线柱；（2）2；5；a；2.5；（3）3.4．

点评 本题是研究通过导体的电流与电阻的关系实验，考查了滑动变阻器的应用、电路故障的分析、电阻箱的读数、欧姆定律在串联电路中的应用，考查全面，能够从图象中确定电阻两端的电压是关键．