Question

4．圖甲是小明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的阻值為5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω和30Ω．

（1）小明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）小明還想多測幾組數據，但他不能選用的定值電阻是20Ω、25Ω和30Ω．
（4）在做“測量小燈泡額定功率”的實驗時，小明用額定電壓為“3V”的小燈泡代替電路圖中的電阻R，連接好電路后，閉合開關，移動滑動變阻器的滑片，使小燈泡正常發光，此時電流表示數如圖丁所示，則電流表的讀數是0.24A，小燈泡的額定功率為0.72W．

Answer 1

分析 （1）實驗過程中，應注意將電壓表與電阻并聯，變阻器串聯在電路中；
（2）確定電流表的量程和分度值，讀出電流表的示數；探究電流與電阻的關系，需保持不同定值電阻兩端的電壓不變，根據U=IR可計算出電阻兩端的電壓值；
（3）根據串聯電路電壓的特點和分壓原理求出定值電阻的最大阻值，從而確定答案；
（4）根據圖丁電流表小量程讀數，由P=UI求燈的額定功率．

解答 解：（1）由圖知，變阻器與電阻并聯，且電壓表串聯在電路中了，應將電壓表與電阻并聯，可將電阻右側的導線接在電壓表的負接線柱上，如下圖所示：

（2）由圖丙知，電流表的量程為0～0.6A，示數為0.4A；電阻兩端的電壓為U=IR=0.4A×5Ω=2V，將5Ω的定值電阻換成10Ω定值電阻進行實驗，應保持電阻兩端的電壓為2V不變，所以應移動滑片直至電壓表示數為2V；
（3）由以上分析知，實驗中，應保持定值電阻兩端的電壓為2V不變，變阻器分得的電壓為4.5V-2V=2.5V，定值電阻的電壓是變阻器電壓的$\frac{2V}{2.5V}=0.8$倍，根據分壓原理，定值電阻為變阻器阻值的0.8倍，因變阻器的最大阻值為20Ω，則定值電阻允許接的最大電阻值為0.8×20Ω=16Ω，20Ω、25Ω和30Ω均大于16Ω，所以不可以使用；
（4）圖丁中，電流表小量程分度值為0.02A，示數為0.24A，則燈的額定功率P=UI=3V×0.24A=0.72W．
故答案為：（1）見上圖；
（2）0.4；2；
（3）20Ω、25Ω和30Ω；
（4）0.72．

點評 探究電流與電阻的關系，考查電路的連接、歐姆定律、對器材的選擇、控制變量法的運用，并考查了額定功率的測量等知識，屬于中等難度的題目．