Question

10．在探究“通过导体的电流跟导体电阻的关系”实验中，小亮根据实验目的设计出实验电路图，并按电路图连接实验器材如图1所示．

（1）请你根据实物电路连接情况画出小亮设计的实验电路图．
（2）当电阻箱的示数为10Ω时，闭合开关S后，电压表的示数为12V，电流表无示数．无论小亮怎样移动滑动变阻器的滑片P，电压表和电流表的示数都无变化．经检查，电压表和电流表均完好．小华提醒小亮，电路中有故障．小亮排除了电路故障后，保持电阻箱的示数为10Ω，并将滑动变阻器的滑片P移至A端，闭合开关S后，电流表的示数为0.2A．则滑动变阻器的最大阻值为50Ω．
（3）在实验中，当电阻箱接入电路的阻值改变后，移动滑动变阻器的滑片P，可使电阻箱两端的电压保持6V不变．当小亮将电阻箱的阻值由20Ω调为30Ω时，为保持电阻箱两端电压不变，应将滑动变阻器的滑片向A端移动．（选填“A”或“B”）
（4）当电阻箱接入电路的阻值为60Ω时，小亮发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片P，电压表的示数始终无法达到6V．此时小亮应采取的措施是C．（选填序号）
A．更换一块新的电压表            B．调节电源的输出电压到16V
C．用“1A  100Ω”的滑动变阻器替换原来的滑动变阻器
（5）在实验中，当电阻箱的阻值调节为某一值时，电流表的示数如图2所示，请在表格中填写此时电阻箱接入电路的电阻值和电路中的电流值．

U/V	6	6	6	6	6	6
R/Ω	10	12		20	30	60
I/A	0.6	0.5		0.3	0.2	0.1

Answer 1

分析 （1）根据实物图画电路图时，可以根据电流流向法，从电源的正极开始依次画出串联的电路元件，最后把电压表并联在电阻的两端即可．
（2）电压表有示数说明与电压表两接线柱串联的电路为通路，电流表无示数说明电路断路，此时电压表测电源的电压；排除电路故障后，当滑片移到A端时，电阻与滑动变阻器的最大阻值串联，根据串联电路的电压特点求出变阻器两端的电压，根据欧姆定律求出滑动变阻器的最大阻值．
（3）根据串联电路的分压特点可知电阻箱两端的电压变化，进一步根据保持其两端的电压6V不变进行调节滑片的移动．
（4）电阻两端电压达不到已知电压，可能是电源电压太大、或滑动变阻器阻值分压太小造成的，据此提出改进措施．
（5）根据电流表的量程和分度值读出电流表的示数，根据欧姆定律求出对应的电阻．

解答 解：（1）根据电流流向法，先画出电源的符合，从电源的正极出发，依次串联开关、滑动变阻器、电流表、电阻箱回到电源的负极，再把电压表并联在变阻箱的两端即可，如下图所示：

（2）当电路出现故障时，电压表测电源的电压，即电源的电压U=12V；
当排除电路故障后、滑片移到A端时，电阻与滑动变阻器的最大阻值串联，
滑动变阻器两端的电压U_滑=U-U_R=U-IR=12V-0.2A×10Ω=10V，
滑动变阻器的最大阻值R_滑max=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{10V}{0.2A}$=50Ω．
（3）根据串联电路的分压特点可知，当小亮将电阻箱的阻值由20Ω调为30Ω时，电阻箱两端分得的电压变大；
为保持其两端的电压不变，应增大滑动变阻器分得的电压，即滑片向A端移动增大接入电路的阻值．
（4）当电阻箱接入电路的阻值为60Ω时，小亮发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片P，电压表的示数始终无法达到6V即电压表的示数大于6V，说明即使滑动变阻器接入电路的阻值最大，分得的电压也太小，因此需换用最大阻值较大的滑动变阻器；
A、更换一块新的电压表，无法增加滑动变阻器两端电压，故A错误；
B、调节电源的输出电压到16V，电压表的示数越大，无法减小电压表的示数，故B错误；
C、用“1A 100Ω”的滑动变阻器替换原来的滑动变阻器，可以增加滑动变阻器两端电压，故C正确．
（5）电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，电流表的示数为0.4A；
灯泡的电阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{6V}{0.4A}$=15Ω．
故答案为：
（1）如上图所示；（2）50；（3）A；（4）C；（5）15；0.4．

点评 本题考查了根据实物图画电路图、电路故障的判断、电路的动态分析实验数据的串联，关键是根据电路的故障判断电源的电压，总体来说本题的难度较大．