Question

14．图甲是某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的阻值为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω和30Ω．

（1）该同学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，并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0.5A；准备用5Ω的定值电阻换成10Ω定值电阻进行实验，接下来的操作过程是断开开关，将5Ω的电阻换成10Ω的电阻，再将滑动变阻器滑片移到阻值最大位置，再闭合开关，调节滑动变阻器滑片使电压表的示数为2.5V，并记录电流表的示数．
（3）该同学还想多测几组数据，但他不能选用的定值电阻是30Ω．请你说明该同学多测几组数据的目的是：得出电流与电阻的定量关系．

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）根据电流表的量程和分度值读出图丙中电流表的示数；探究电流与电阻的关系时，应控制电阻两端的电压不变，根据欧姆定律求出电压表的示数，更换电阻时为保护电路开关应断开、闭合开关时滑动变阻器处于最大阻值处；
（3）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，然后判断得出答案；本实验进行多次测量，可找出电流与电压间的普遍规律．

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，如图所示：

（2）由图丙知，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.5A；
电阻两端的电压U=IR=0.5A×5Ω=2.5V，
用5Ω的定值电阻换成10Ω定值电阻进行实验时，断开开关，将5Ω的电阻换成10Ω的电阻，再将滑动变阻器滑片移到阻值最大位置，再闭合开关，调节滑动变阻器滑片使电压表的示数为2.5V；
（3）实验中，应保持定值电阻两端的电压为2.5V不变，变阻器的最大阻值为20Ω，
电路中的电流应为I=$\frac{{U}_{滑}}{{R}_{滑}}$=$\frac{4.5V-2.5V}{20Ω}$=0．A，
则允许接的最大电阻值为R=$\frac{{U}_{R}}{I}$=$\frac{2.5V}{0.1A}$=25Ω，
所以，不能选用的定值电阻是30Ω；
本实验测多组数据的目的是：测出多组数据，找出电流与电压间的普遍规律，即得出电流与电阻的定量关系．
故答案为：
（1）如上图所示；
（2）0.4；断开开关，将5Ω的电阻换成10Ω的电阻，再将滑动变阻器滑片移到阻值最大位置，再闭合开关，调节滑动变阻器滑片使电压表的示数为2.5V；
（3）30Ω；得出电流与电阻的定量关系．

点评 本题考查了实物电路图的连接和电流表的读出以及实验的操作、多次测量的目的、串联电路特点和欧姆定律的应用等，要注意实物电路连接时开关应断开、闭合开关时滑动变阻器处于最大阻值处．