Question

【题目】小彬用如图甲所示的实验器材探究“电流与电阻的关系”．电源电压恒为3V，滑动变阻器上标有“20Ω2A”字样，阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω、50Ω的定值电阻各一个．

（1）请你用笔画线代替导线，把图甲所示的实验电路补充完整．
（2）小彬用5Ω定值电阻接入电路后，闭合开关，发现电流表有示数而电压表无示数，则电路中的故障可能是（写出一种）；排除故障后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片P，使电流表的示数如图乙所示，此时电路中的电流为A．
（3）将5Ω定值电阻换成10Ω定值电阻，闭合开关，为了保持表的示数不变，应将滑动变阻器的滑片P向（选填“A”或“B”）移动，记录此时各表的示数．
（4）将10Ω定值电阻换成20Ω定值电阻，重复步骤（3）．实验记录的多组数据如表所示．分析数据可得出结论：当电压一定时，通过导体中的电流与电阻成比．

实验次数	定值电阻（Ω）	电流表示数（A）
1	5
2	10	0.18
3	20	0.09

（5）结合实验数据，小彬能否换用50Ω的定值电阻进行实验？（能、不能），如若不能，则本实验中的定值电阻最大可为Ω．

Answer 1

【答案】
（1）
（2）定值电阻R1短路；0.36
（3）电压；A
（4）反
（5）不能；30
【解析】解：（1）电压表与电阻并联，由于电源电压为3V，所以应选择0～3V的量程；滑动变阻器已接了下面一个接线柱，可再接上面任意一个接线柱，如下图所示： ；（2）电流表有示数，说明电路为通路；电压表无示数，说明与电压表并联部分发生短路，定值电阻R1短路；由乙图知，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.36A；（3）将5Ω电阻换成10Ω后，根据分压原理，电压表的示数会变大，根据串联电路电压的特点，应增大变阻器分得的电压，所以应该增大滑动变阻器的阻值，即应将滑动变阻器的滑片P向A移动，使电压表仍为原来的示数不变；（4）由表中数据可知，电阻是原来的几倍，电流是原来的几分之一，所以，电流和电阻的关系为：当电压一定时，通过导体中的电流与电阻成反比；（5）由表中数据可知，电压表示数为10Ω×0.18A=1.8V．假设滑动变阻器连入电路中为最大阻值为20Ω，根据分压原理，此时变阻器分得的电压最大，由串联电路电压的规律，定值电阻的电压最小；根据串联电路的分压特点可知， = = 所以，根据分压原理，则定值电阻两端最小电压为 ×3V≈2.14V＞1.8V，由此可知，即使变阻器连入电路中的阻值最大，电压表示数仍超过1.8V，定值电阻两端电压始终为1.8V不能满足；设允许的最大定值电阻为R滑 ， 根据串联电路电压的规律，变阻器分得的电压为3V﹣1.8V=1.2V，定值电阻的电压为变阻器电压的 倍，根据分压原理，定值电阻的阻值为变阻器阻值的 倍，因变阻器的最大阻值为20Ω，所以定值电阻的最大阻值为 ×20Ω=30Ω，故答案为：（1）如上图所示；（2）定值电阻R1短路；0.36；（3）电压；A；（4）反；（5）不能；30．
（1）电压表与电阻并联，电流表、滑动变阻器与电阻串联，滑动变阻器要接一上一下；（2）根据电流表和电压表有示数进行分析具体原因；根据电流表的量程和分度值读出电流值；（3）研究电流与电阻的关系时，应控制电压表示数不变，根据分压原理先判断电压表示数的变化，根据串联电路电压的规律，再确定滑片移动的方向；（5）分析表中数据得出结论；（6）研究电流与电阻的关系时，应控制电压表示数不变，当变阻器最大阻值连入电路时，根据分压原理求出换用50Ω的定值电阻进行实验时，电压表的示数，与1.8V比较；
根据串联电路电压的规律，求出变阻器分得的电压，根据分压原理求定值电阻允许的最大值．