Question

4．在探究“電流與電阻的關系”實驗中，電源電壓恒為4.5V，滑動變阻器上標有“10Ω 1.5A”字樣．

（1）連接電路時，開關應當斷開．
（2）小新將實物連接成如圖所示電路，其中有一處連線錯誤，請你在連接錯誤的導線上畫“×”并改正．
（3）將電路連接正確后，閉合開關，移動滑動變阻器滑片P，使定值電阻R兩端電壓為2.5V，電流表示數如圖3所示，則R的阻值為5Ω．
（4）當20Ω的電阻接入時，電壓表示數始終無法達到2.5V，其原因可能是A
A．20Ω的電阻阻值太大            B．電源電壓4.5V太低
C．滑動變阻器的最大阻值太大       D．控制電壓為2.5V太高．

Answer 1

分析 （1）為防止電路中電流過大，燒壞電路元件，連接電路時開關應斷開；
（2）由電路圖可知，電壓表測滑動變阻器和電阻兩端的電壓，應把電壓表應該和定值電阻并聯；
（3）根據電流表的量程和分度值讀出示數，利用歐姆定律求出R的阻值；
（4）根據串分壓的知識進行判斷，在串聯電路中電流相等，根據U=IR，電壓與電阻成正比，所以U₁：U₂=R₁：R₂．

解答 解：（1）為保護電路，連接電路中時，開關應斷開；
（2）電壓表應該和定值電阻并聯測量定值電阻兩端的電壓，改正后的電路圖如下圖所示：

（3）電流表接的是0～0.6A的量程，分度值為0.02A，此時電流表的示數為0.5A；
電阻R的阻值為R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.5A}$=5Ω；
（4）由題意知，電源電壓為4.5V，電阻兩端的電壓為2.5V，則滑動變阻器兩端的電壓應為4.5V-2.5V=2V；
根據串分壓的知識：$\frac{{R}_{1}}{{R}_{2}}$=$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}}$=$\frac{2.5V}{2V}$=$\frac{5}{4}$，滑動變阻器的最大阻值為10Ω，電阻的阻值為滑動變阻器阻值的2倍，所以其兩端的電壓也為滑動變阻器兩端電壓的2倍，其電阻太大或滑動變阻器的最大阻值太小，而造成了電壓表示數始終大于2.5V，而無法達到2.5V，A正確，CD錯誤；
若增大電源電壓，則電阻兩端的電壓會更大，B錯誤；
故答案為：
（1）斷開；
（2）如上圖所示；
（3）5；
（4）A．

點評 本題考查了探究“電流與電阻的關系”的實驗，涉及到實驗的注意事項和電流表的讀數、歐姆定律的應用等，同時考查了考查學生對串聯電路電流特點和歐姆定律及滑動變阻器使用的理解和運用能力．