Question

14．圖甲是某同學(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的阻值為5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω和30Ω．

（1）該同學(xué)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，并在圖乙中將這根線打上“×”，并補(bǔ)畫出正確的連線．
（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0.5A；準(zhǔn)備用5Ω的定值電阻換成10Ω定值電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，接下來(lái)的操作過(guò)程是斷開開關(guān)，將5Ω的電阻換成10Ω的電阻，再將滑動(dòng)變阻器滑片移到阻值最大位置，再閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片使電壓表的示數(shù)為2.5V，并記錄電流表的示數(shù)．
（3）該同學(xué)還想多測(cè)幾組數(shù)據(jù)，但他不能選用的定值電阻是30Ω．請(qǐng)你說(shuō)明該同學(xué)多測(cè)幾組數(shù)據(jù)的目的是：得出電流與電阻的定量關(guān)系．

Answer 1

分析 （1）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，應(yīng)注意將電壓表與電阻并聯(lián)，變阻器串聯(lián)在電路中；
（2）根據(jù)電流表的量程和分度值讀出圖丙中電流表的示數(shù)；探究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，應(yīng)控制電阻兩端的電壓不變，根據(jù)歐姆定律求出電壓表的示數(shù)，更換電阻時(shí)為保護(hù)電路開關(guān)應(yīng)斷開、閉合開關(guān)時(shí)滑動(dòng)變阻器處于最大阻值處；
（3）定值電阻的阻值越大，所需變阻器的阻值越大，可根據(jù)變阻器的最大阻值計(jì)算出可接入的最大阻值，然后判斷得出答案；本實(shí)驗(yàn)進(jìn)行多次測(cè)量，可找出電流與電壓間的普遍規(guī)律．

解答 解：（1）由圖知，變阻器與電阻并聯(lián)，且電壓表串聯(lián)在電路中了，應(yīng)將電壓表與電阻并聯(lián)，可將電阻右側(cè)的導(dǎo)線接在電壓表的負(fù)接線柱上，如圖所示：

（2）由圖丙知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.5A；
電阻兩端的電壓U=IR=0.5A×5Ω=2.5V，
用5Ω的定值電阻換成10Ω定值電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，斷開開關(guān)，將5Ω的電阻換成10Ω的電阻，再將滑動(dòng)變阻器滑片移到阻值最大位置，再閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片使電壓表的示數(shù)為2.5V；
（3）實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)保持定值電阻兩端的電壓為2.5V不變，變阻器的最大阻值為20Ω，
電路中的電流應(yīng)為I=$\frac{{U}_{滑}}{{R}_{滑}}$=$\frac{4.5V-2.5V}{20Ω}$=0．A，
則允許接的最大電阻值為R=$\frac{{U}_{R}}{I}$=$\frac{2.5V}{0.1A}$=25Ω，
所以，不能選用的定值電阻是30Ω；
本實(shí)驗(yàn)測(cè)多組數(shù)據(jù)的目的是：測(cè)出多組數(shù)據(jù)，找出電流與電壓間的普遍規(guī)律，即得出電流與電阻的定量關(guān)系．
故答案為：
（1）如上圖所示；
（2）0.4；斷開開關(guān)，將5Ω的電阻換成10Ω的電阻，再將滑動(dòng)變阻器滑片移到阻值最大位置，再閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片使電壓表的示數(shù)為2.5V；
（3）30Ω；得出電流與電阻的定量關(guān)系．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)物電路圖的連接和電流表的讀出以及實(shí)驗(yàn)的操作、多次測(cè)量的目的、串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律的應(yīng)用等，要注意實(shí)物電路連接時(shí)開關(guān)應(yīng)斷開、閉合開關(guān)時(shí)滑動(dòng)變阻器處于最大阻值處．