Question

15．“探究电流与电阻的关系”的实验，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的阻值为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω和30Ω．

（1）某同学连接的实物电路如图甲所示，其中一根导线连接是错误的，请在图中将这根线打上“×”，并补画出正确的连线．
（2）闭合开关前，电流表指针如图乙所示，对电流表的操作应该是调零．
（3）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．
（4）该同学还想多测几组数据，但他不能选用的定值电阻是20Ω、25Ω、30Ω．

Answer 1

分析 （1）实验过程中，应注意将电压表与电阻并联，变阻器串联在电路中；
（2）在使用电流表或电压表之前要注意调零；
（3）确定电流表的量程和分度值，读出电流表的示数；探究电流与电阻的关系，需保持电阻两端的电压不变，根据U=IR可计算出电阻两端的电压值；
（4）定值电阻的阻值越大，所需变阻器的阻值越大，可根据变阻器的最大阻值计算出可接入的最大阻值．

解答 解：（1）由图甲知，变阻器与电阻并联，且电压表串联在电路中了，应将电压表与电阻并联，可将电阻右侧的导线接在电压表的负接线柱上，如图所示：

（2）由图乙知，未连接电路，电流表指针未指零，所以应该给电流表进行调零；
（3）由图丙知，电流表的量程为0～0.6A，示数为0.4A；电阻两端的电压为U=IR=0.4A×5Ω=2V，将5Ω的定值电阻换成10Ω定值电阻进行实验，应保持电阻两端的电压为2V不变，所以应移动滑片直至电压表示数为2V；
（4）由以上分析知，实验中，应保持定值电阻两端的电压为2V不变，变阻器的最大阻值为20Ω，电路中的最小电流应为I=$\frac{{U}_{滑}}{{R}_{滑}}$=$\frac{4.5V-2V}{20Ω}$=0.125A；
则允许接的最大电阻值为：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2V}{0.125A}$=16Ω，20Ω、25Ω和30Ω均大于16Ω，所以不可以使用．
故答案为：（1）如上图；（2）调零；（3）0.4；2；（4）20Ω、25Ω、30Ω．

点评 探究电流与电阻的关系的实验中，要注意保持电阻两端的电压不变，本题考查了电路的连接、电流表的读数及定值电阻的选择，（3）是该题的难点，关键要注意电阻的阻值越大，所需变阻器的阻值越大．