Question

3．圖甲是某同學(xué)探究電流與電阻的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)電路．已知電源電壓恒為4.5V，滑動(dòng)變阻器規(guī)格為“20?  1A”，可供選擇的定值電阻的阻值為5?、10?、15?、20?、25?和30?．

（1）該同學(xué)根據(jù)圖甲連接的實(shí)物電路如圖乙所示，其中一根導(dǎo)線連接是錯(cuò)誤的，請(qǐng)?jiān)趫D乙中將這根線打上“×”，并補(bǔ)畫出正確的連線．
（2）電路連接正確后，先用5?的定值電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，閉合開(kāi)關(guān)后，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，此時(shí)電流表的示數(shù)為0.4A；再將5?的定值電阻換成10?定值電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，移動(dòng)滑片直至電壓表示數(shù)為2V，并記錄電流表的示數(shù)．
（3）該同學(xué)還想多測(cè)一組數(shù)據(jù)，但他不能選用的定值電阻有20Ω、25Ω和30Ω ．

Answer 1

分析 （1）定值電阻與變阻器串聯(lián)，電壓表應(yīng)并聯(lián)在定值電阻的兩端；
（2）研究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，應(yīng)控制定值電阻的電壓不變；
（3）電壓表示數(shù)應(yīng)保持2V不變，多余的電壓應(yīng)由變阻器分擔(dān)，根據(jù)分壓原理，求出當(dāng)變阻器連入電路中的阻值最大時(shí)，定值電阻的大小即為定值電阻的最大值．

解答 解：（1）原圖中有兩處錯(cuò)誤：定值電阻與變阻器并聯(lián)了，電壓表串聯(lián)在電路中，連接錯(cuò)誤的導(dǎo)線是：連接定值右接線柱與電流表的左接線柱的導(dǎo)線，將連接電流表的左接線柱的導(dǎo)線一端改接在電壓表左接線柱即可．如右圖所示：
（2）電路連接正確后，先用5?的定值電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，閉合開(kāi)關(guān)后，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，此時(shí)電流表的示數(shù)為0.4A則定值電阻的電壓U=IR=0.4A×5Ω=2V；
因要控制電阻兩端的電壓保持不變，所以，再將5?的定值電阻換成10?定值電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，移動(dòng)滑片直至電壓表示數(shù)為2V；
（3）因定值電阻兩端的電壓要保持U_定=2V不變，所以，變阻器要分去的電壓U_變=4.5V-2V=2.5V，設(shè)能選用的最大電阻值為R_大，根據(jù)分壓原理，$\frac{{U}_{變}}{{U}_{定}}=\frac{{R}_{滑大}}{{R}_{大}}$，所以，選用的定值電阻的最大值不能超過(guò)R_大=$\frac{{U}_{定}}{{U}_{變}}$×R_滑大=$\frac{2}{2.5}$×20Ω=16Ω，所以，該同學(xué)還想多測(cè)一組數(shù)據(jù)，但他不能選用的定值電阻有20Ω、25Ω和30Ω．
故答案為：（1）如上圖所示；
（2）2；
（3）20Ω、25Ω和30Ω

點(diǎn)評(píng) 本題探究電流與電阻的關(guān)系，考查電路的連接、實(shí)驗(yàn)操作的過(guò)程及器材的選用，難度中等．