現有下列器材：學生電源（6V）、電流表（0~0.6A，0~3A）、電壓表（0~3V，0~15V）、定值電阻（5...

問題詳情：

現有下列器材：學生電源（6V）、電流表（0~0.6A，0~3A）、電壓表（0~3V，0~ 15V）、定值電阻（5Ω、10Ω、20Ω  各一個）、滑動變阻器（100Ω 0.5A），開關和導線若干，利用這些器材探究“電流與電壓、電阻的關係”，如圖所示：

(1)請根據圖*所示的電路圖用筆畫線代替導線將圖乙所示的實物連接成完整電路（要求滑片向右滑時，電流表示數變大）；

（______）

(2)小敏同學探究電流跟電壓的關係，他連好電路後閉合開關，移動滑動變阻器滑片 P，電流表有示數，電壓表無示數，則故障可能是__；

(3)小敏同學排除故障後閉合開關，他調節滑動變阻器，測出通過電阻R的電流和對應的電壓值，如下表所示，分析數據後發現表格中電流與電壓不成正比，檢查兩電錶均無故障，你認為可能的原因是___。通過數據可知電阻 R的阻值是___Ω；

(4)小敏同學接着探究電流跟電阻的關係，他依次接入 5Ω、10Ω、20Ω 三個定值電阻， 調節滑動變阻器的滑片，保持電壓表示數不變，記下電流表的示數。實驗中他接入 5Ω、10Ω 定值電阻時，兩次電路的電流之比為___。在不改變電路連接的情況下，為完成整個實驗，電壓表示數設置的範圍為___V 至___V；

(5)某小組同學用圖乙電路圖探究歐姆定律，研究電流與電阻的關係。現有器材如下：四個定值電阻 R1（5Ω）、R2（10Ω）、R3（15Ω）、R4（20Ω），標有“60Ω 1A”的滑動變阻器，電壓表（可用量程 0~3V、0~15V），電流表（可用量程 0~0.6A），導線， 開關，電源電壓未知。把20Ω的電阻接入電路中，剛閉合開關時，電流為 0.05A。為了用以上四個定值電阻完成實驗且確保電路安全，如果控制電壓表兩端的電壓在 1V~ 2V範圍內，滑動變阻器的取值範圍為___。

【回答】

    定值電阻短路    使用前電流表指針未調零    5    2∶1    1    2.5    5Ω～60Ω   

【詳解】

(1)要求滑片向右滑時，電流表示數變大，即電路總電阻變小因此應將電源負極與滑動變阻器右下接線柱連接，電壓表負接線柱與定值電阻的右接線柱相連；如下圖：

(2)電流表有示數，説明電路為通路；電壓表沒示數，説明電壓表被短路，因此故障為R短路。

(3)檢查兩電錶均無故障，説明測量過程正確，分析表格中數據可知：電流值都去掉0.04A時，電流值與電壓值成正比，所以可能的原因是使用前電流表指針未調零。因此電阻 R的阻值是

(4) 探究電流跟電阻的關係時滑動變阻器與定值電阻串聯，定值電阻兩端電壓始終保持不變，因此接入5Ω、10Ω 定值電阻時，兩次電路的電流之比為

電路中最大電流為0.5A，因此最小總電阻為

當定值電阻最小為5Ω時，滑動變阻器阻值為

12Ω-5Ω=7Ω

結合串聯電路電壓規律及串聯電路電壓比等於電阻比可得

可解得，因為在實驗過程中要保*定值電阻兩端電壓不變，因此分壓相同，當接如最大電阻20Ω時，滑動變阻器阻值為28Ω＜100Ω，符合題意。

當接入電路電阻最大時，此時定值電阻阻值為20Ω，變阻器阻值為100Ω，則結合串聯電路電壓規律及串聯電路電壓比等於電阻比可得

可解得，綜上所述電壓表的取值範圍為1V~2.5V之間。

(5)把20Ω的電阻接入電路中，剛閉合開關時，滑動變阻器接入電路中的電阻最大，則電源的電壓

設電壓表的示數為UR，則滑動變阻器兩端的電壓

U滑=U-UR

由串聯電路的電流特點可得，電路中的電流

則

當UR=1V時

四個定值電阻對於滑動變阻器接入電路中的電阻為15Ω、30Ω、45Ω、60Ω，即滑動變阻器接入電路中電阻的範圍為15Ω~60Ω，當UR=2V時

四個定值電阻對於滑動變阻器接入電路中的電阻為5Ω、10Ω、15Ω、20Ω，即滑動變阻器接入電路中電阻的範圍為5Ω~20Ω，綜上可知，滑動變阻器的阻值變化範圍為5Ω~60Ω。

知識點：電流與電壓和電阻的關係

題型：實驗,探究題