Question

6．圖甲是小飛同學探究電流與電阻的關系的實驗電路．已知電源電壓恒為4.5V，滑動變阻器規格為“20Ω 1A”，可供選擇的定值電阻R的阻值為5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω和30Ω．

（1）小飛根據圖甲連接的實物電路如圖乙所示，其中一根導線連接是錯誤的，請在圖乙中將這根線打上“×”，并補畫出正確的連線．
（2）電路連接正確后，先用5Ω的定值電阻進行實驗，閉合開關后，移動滑動變阻器的滑片，此時電流表的示數如圖丙所示，則電路中的電流為0.4A；再將5Ω的定值電阻換成10Ω定值電阻進行實驗，移動滑片直至電壓表示數為2V，并記錄電流表的示數．
（3）依次更換電阻進行多次測量，該實驗中小飛最多能得到3組正確數據．

Answer 1

分析 （1）分析電路的連接錯誤之處改正；
（2）根據圖中電流表小量程讀數；探究電流與電阻的關系時，應控制電阻的電壓不變，由歐姆定律，求出電壓表示數，換上大電阻時，根據分壓原理，電壓表示數增大，為控制電壓表示數不變，應通過移動滑片直至電壓表示數為2V；
（3）根據串聯電路電壓的規律和分壓原理，確定變阻器的最大電阻連入電路中時定值電阻的最大值分析回答．

解答 解：（1）原電路中，電壓表串聯在電路中，電阻與變阻器并聯了是錯誤的，電壓表應與電阻R并聯，改正后如下所示：

（2）圖丙中電流表分度值為0.2A，示數為0.4A，由歐姆定律，電壓表示數：
U_表=I₁R₁=0.4A×5Ω=2V，
探究電流與電阻的關系時，應控制電阻的電壓不變，再將5Ω的定值電阻換成10Ω定值電阻進行實驗，根據分壓原理，電壓表示數增大，為控制電壓表示數不變，移動滑片直至電壓表示數為2V，并記錄電流表的示數；
（3）已知電源電壓恒為4.5V，當電壓表示數為2V時，變阻器分得的電壓：
U_滑=U-U_表=4.5V-2V=2.5V，定值電阻的電壓為變阻器電壓的$\frac{2V}{2.5V}$=$\frac{2}{2.5}$，根據分壓原理，當滑動變阻器的最大電阻連入電路中時，定值電阻的最大電阻：
R=$\frac{2}{2.5}$×20Ω=16Ω，故可選擇的定值電阻R的阻值為5Ω、10Ω、15Ω．故該實驗中小飛最多能得到3組正確數據．
故答案為：（1）如上所示；（2）0.4；2；（3）3．

點評 本題探究電流與電阻的關系，考查電路的連接、電流表讀數、控制變量法的運用及對器材的要求，為電學中的重要內容，要掌握．