Question

6．圖甲是小飛同學(xué)探究電流與電阻的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)電路．已知電源電壓恒為4.5V，滑動(dòng)變阻器規(guī)格為“20Ω 1A”，可供選擇的定值電阻R的阻值為5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω和30Ω．

（1）小飛根據(jù)圖甲連接的實(shí)物電路如圖乙所示，其中一根導(dǎo)線連接是錯(cuò)誤的，請(qǐng)?jiān)趫D乙中將這根線打上“×”，并補(bǔ)畫(huà)出正確的連線．
（2）電路連接正確后，先用5Ω的定值電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，閉合開(kāi)關(guān)后，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，此時(shí)電流表的示數(shù)如圖丙所示，則電路中的電流為0.4A；再將5Ω的定值電阻換成10Ω定值電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，移動(dòng)滑片直至電壓表示數(shù)為2V，并記錄電流表的示數(shù)．
（3）依次更換電阻進(jìn)行多次測(cè)量，該實(shí)驗(yàn)中小飛最多能得到3組正確數(shù)據(jù)．

Answer 1

分析 （1）分析電路的連接錯(cuò)誤之處改正；
（2）根據(jù)圖中電流表小量程讀數(shù)；探究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，應(yīng)控制電阻的電壓不變，由歐姆定律，求出電壓表示數(shù)，換上大電阻時(shí)，根據(jù)分壓原理，電壓表示數(shù)增大，為控制電壓表示數(shù)不變，應(yīng)通過(guò)移動(dòng)滑片直至電壓表示數(shù)為2V；
（3）根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律和分壓原理，確定變阻器的最大電阻連入電路中時(shí)定值電阻的最大值分析回答．

解答 解：（1）原電路中，電壓表串聯(lián)在電路中，電阻與變阻器并聯(lián)了是錯(cuò)誤的，電壓表應(yīng)與電阻R并聯(lián)，改正后如下所示：

（2）圖丙中電流表分度值為0.2A，示數(shù)為0.4A，由歐姆定律，電壓表示數(shù)：
U_表=I₁R₁=0.4A×5Ω=2V，
探究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，應(yīng)控制電阻的電壓不變，再將5Ω的定值電阻換成10Ω定值電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，根據(jù)分壓原理，電壓表示數(shù)增大，為控制電壓表示數(shù)不變，移動(dòng)滑片直至電壓表示數(shù)為2V，并記錄電流表的示數(shù)；
（3）已知電源電壓恒為4.5V，當(dāng)電壓表示數(shù)為2V時(shí)，變阻器分得的電壓：
U_滑=U-U_表=4.5V-2V=2.5V，定值電阻的電壓為變阻器電壓的$\frac{2V}{2.5V}$=$\frac{2}{2.5}$，根據(jù)分壓原理，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的最大電阻連入電路中時(shí)，定值電阻的最大電阻：
R=$\frac{2}{2.5}$×20Ω=16Ω，故可選擇的定值電阻R的阻值為5Ω、10Ω、15Ω．故該實(shí)驗(yàn)中小飛最多能得到3組正確數(shù)據(jù)．
故答案為：（1）如上所示；（2）0.4；2；（3）3．

點(diǎn)評(píng) 本題探究電流與電阻的關(guān)系，考查電路的連接、電流表讀數(shù)、控制變量法的運(yùn)用及對(duì)器材的要求，為電學(xué)中的重要內(nèi)容，要掌握．