Question

9．如圖：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，請(qǐng)?jiān)趫D乙中將這根線打上“×”，并補(bǔ)畫出正確的連線．
（2）在此實(shí)驗(yàn)中，滑動(dòng)變阻器除了保護(hù)電路外，另有一個(gè)重要作用是保持電壓表示數(shù)不變．
（3）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0.4A；再將5Ω的定值電阻換成10Ω定值電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，滑動(dòng)變阻器的滑片向右（端選填“左”或“右”）移動(dòng)，直至電壓表示數(shù)為2.0V，并記錄電流表的示數(shù)．
（4）該同學(xué)還想多測幾組數(shù)據(jù)，當(dāng)定值電阻是換成20Ω、25Ω和30Ω時(shí)，無論怎樣移動(dòng)滑片無法完成實(shí)驗(yàn)，原因是變阻器最大阻值太�。�

Answer 1

分析 （1）實(shí)驗(yàn)過程中，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）研究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，要保持電壓不變，以此分析回答；
（3）確定電流表的量程和分度值，讀出電流表的示數(shù)；
探究電流與電阻的關(guān)系，需保持電阻兩端的電壓不變，根據(jù)U=IR可計(jì)算出電阻兩端的電壓值；由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律和分壓原理確定滑片移動(dòng)的方向；
（4）定值電阻的阻值越大，所需變阻器的阻值越大，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律和分壓原理，求變阻器連入電路中阻值，據(jù)此分析．

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）研究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，要保持電壓不變，滑動(dòng)變阻器除了保護(hù)電路外，另有一個(gè)重要作用是保持電壓表示數(shù)不變；
（3）由圖丙知，電流表的量程為0～0.6A，示數(shù)為0.4A；
電阻兩端的電壓為U=IR=0.4A×5Ω=2V，將5Ω的定值電阻換成10Ω定值電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，由分壓原理，電壓表示數(shù)增大，根據(jù)串聯(lián)電壓的規(guī)律，應(yīng)增大變阻器分得的電壓，由分壓原理，變阻器連入電路中的電阻要增大，故向右移動(dòng)滑片直至電壓表示數(shù)為2V；
（4）由以上分析知，實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)保持定值電阻兩端的電壓為2V不變，變阻器分得的電壓U_滑=4.5V-2V=2.5V，根據(jù)分壓原理，$\frac{{U}_{表}}{{U}_{滑}}=\frac{R}{{R}_{滑}}$，即$\frac{2V}{20Ω}=\frac{2.5V}{{R}_{滑}}$，變阻器連入電路中阻值為R_滑=25Ω＞20Ω，即為變阻器的最大阻值至少為25Ω，變阻器最大電阻太�。�
故答案為：（1）見上圖；
（2）保持電壓表示數(shù)不變；
（3）0.4；右；2.0；
（4）變阻器最大電阻太�。�

點(diǎn)評(píng) 探究電流與電阻的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，要注意保持電阻兩端的電壓不變，本題考查了電路的連接、電流表的讀數(shù)及定值電阻的選擇，（4）是該題的難點(diǎn)，關(guān)鍵要注意電阻的阻值越大，所需變阻器的阻值越大．