Question

4．图甲是小明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的阻值为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω和30Ω．

（1）小明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）小明还想多测几组数据，但他不能选用的定值电阻是20Ω、25Ω和30Ω．
（4）在做“测量小灯泡额定功率”的实验时，小明用额定电压为“3V”的小灯泡代替电路图中的电阻R，连接好电路后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使小灯泡正常发光，此时电流表示数如图丁所示，则电流表的读数是0.24A，小灯泡的额定功率为0.72W．

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）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，需保持不同定值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；
（3）根据串联电路电压的特点和分压原理求出定值电阻的最大阻值，从而确定答案；
（4）根据图丁电流表小量程读数，由P=UI求灯的额定功率．

解答 解：（1）由图知，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，如下图所示：

（2）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；
（3）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，变阻器分得的电压为4.5V-2V=2.5V，定值电阻的电压是变阻器电压的$\frac{2V}{2.5V}=0.8$倍，根据分压原理，定值电阻为变阻器阻值的0.8倍，因变阻器的最大阻值为20Ω，则定值电阻允许接的最大电阻值为0.8×20Ω=16Ω，20Ω、25Ω和30Ω均大于16Ω，所以不可以使用；
（4）图丁中，电流表小量程分度值为0.02A，示数为0.24A，则灯的额定功率P=UI=3V×0.24A=0.72W．
故答案为：（1）见上图；
（2）0.4；2；
（3）20Ω、25Ω和30Ω；
（4）0.72．

点评 探究电流与电阻的关系，考查电路的连接、欧姆定律、对器材的选择、控制变量法的运用，并考查了额定功率的测量等知识，属于中等难度的题目．