Question

9．如图：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，请在图乙中将这根线打上“×”，并补画出正确的连线．
（2）在此实验中，滑动变阻器除了保护电路外，另有一个重要作用是保持电压表示数不变．
（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，滑动变阻器的滑片向右（端选填“左”或“右”）移动，直至电压表示数为2.0V，并记录电流表的示数．
（4）该同学还想多测几组数据，当定值电阻是换成20Ω、25Ω和30Ω时，无论怎样移动滑片无法完成实验，原因是变阻器最大阻值太小．

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）研究电流与电阻的关系时，要保持电压不变，以此分析回答；
（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；由串联电路电压的规律和分压原理确定滑片移动的方向；
（4）定值电阻的阻值越大，所需变阻器的阻值越大，由串联电路电压的规律和分压原理，求变阻器连入电路中阻值，据此分析．

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）研究电流与电阻的关系时，要保持电压不变，滑动变阻器除了保护电路外，另有一个重要作用是保持电压表示数不变；
（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，由分压原理，电压表示数增大，根据串联电压的规律，应增大变阻器分得的电压，由分压原理，变阻器连入电路中的电阻要增大，故向右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，变阻器分得的电压U_滑=4.5V-2V=2.5V，根据分压原理，$\frac{{U}_{表}}{{U}_{滑}}=\frac{R}{{R}_{滑}}$，即$\frac{2V}{20Ω}=\frac{2.5V}{{R}_{滑}}$，变阻器连入电路中阻值为R_滑=25Ω＞20Ω，即为变阻器的最大阻值至少为25Ω，变阻器最大电阻太小．
故答案为：（1）见上图；
（2）保持电压表示数不变；
（3）0.4；右；2.0；
（4）变阻器最大电阻太小．

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，（4）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．