Question

6．图甲是小飞同学探究电流与电阻的关系的实验电路．已知电源电压恒为4.5V，滑动变阻器规格为“20Ω 1A”，可供选择的定值电阻R的阻值为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω和30Ω．

（1）小飞根据图甲连接的实物电路如图乙所示，其中一根导线连接是错误的，请在图乙中将这根线打上“×”，并补画出正确的连线．
（2）电路连接正确后，先用5Ω的定值电阻进行实验，闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，此时电流表的示数如图丙所示，则电路中的电流为0.4A；再将5Ω的定值电阻换成10Ω定值电阻进行实验，移动滑片直至电压表示数为2V，并记录电流表的示数．
（3）依次更换电阻进行多次测量，该实验中小飞最多能得到3组正确数据．

Answer 1

分析 （1）分析电路的连接错误之处改正；
（2）根据图中电流表小量程读数；探究电流与电阻的关系时，应控制电阻的电压不变，由欧姆定律，求出电压表示数，换上大电阻时，根据分压原理，电压表示数增大，为控制电压表示数不变，应通过移动滑片直至电压表示数为2V；
（3）根据串联电路电压的规律和分压原理，确定变阻器的最大电阻连入电路中时定值电阻的最大值分析回答．

解答 解：（1）原电路中，电压表串联在电路中，电阻与变阻器并联了是错误的，电压表应与电阻R并联，改正后如下所示：

（2）图丙中电流表分度值为0.2A，示数为0.4A，由欧姆定律，电压表示数：
U_表=I₁R₁=0.4A×5Ω=2V，
探究电流与电阻的关系时，应控制电阻的电压不变，再将5Ω的定值电阻换成10Ω定值电阻进行实验，根据分压原理，电压表示数增大，为控制电压表示数不变，移动滑片直至电压表示数为2V，并记录电流表的示数；
（3）已知电源电压恒为4.5V，当电压表示数为2V时，变阻器分得的电压：
U_滑=U-U_表=4.5V-2V=2.5V，定值电阻的电压为变阻器电压的$\frac{2V}{2.5V}$=$\frac{2}{2.5}$，根据分压原理，当滑动变阻器的最大电阻连入电路中时，定值电阻的最大电阻：
R=$\frac{2}{2.5}$×20Ω=16Ω，故可选择的定值电阻R的阻值为5Ω、10Ω、15Ω．故该实验中小飞最多能得到3组正确数据．
故答案为：（1）如上所示；（2）0.4；2；（3）3．

点评 本题探究电流与电阻的关系，考查电路的连接、电流表读数、控制变量法的运用及对器材的要求，为电学中的重要内容，要掌握．