Question

7．圖甲是某同學(xué)探究電流與電阻的關(guān)系的實驗電路．已知電源電壓恒為4.5V，滑動變阻器規(guī)格為“20Ω　1A”，可選擇的定值電阻的阻值為5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω、30Ω．
（1）該同學(xué)根據(jù)圖甲連接的實物電路如圖乙所示，其中有一根導(dǎo)線連接是錯誤的，請在圖乙中將這根導(dǎo)線打上“×”，并補畫出正確的連線．

（2）電路連接正確之后，先用5Ω定值電阻進行實驗，閉合開關(guān)后移動滑動變阻器的滑片，此時電流表示數(shù)如圖丙所示，則電路中電流為0.4A．再將5Ω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(shù)為2V，并記錄電流表示數(shù)．
（3）該同學(xué)還想多測量幾組數(shù)據(jù)，但是他不能選用的定值電阻是20Ω、25Ω和30Ω．
【拓展實驗】該同學(xué)做完實驗后，想測量一只額定電壓“3.8V”的小燈泡，在正常發(fā)光時的電阻．于是他用小燈泡將定值電阻換下．
（1）閉合開關(guān)后，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片P，當(dāng)電壓表示數(shù)為3.8V時，小燈泡正常發(fā)光，此時電流表的示數(shù)如圖乙所示，則燈泡正常發(fā)光的電阻是10Ω．
（2）若實驗時，上述電路中僅電壓表上標(biāo)有“15V”的接線柱已損壞，且暫無條件修復(fù)，在不更換器材的情況下為了能繼續(xù)完成實驗，你的方法是用電壓表0～3V量程并聯(lián)在滑動變阻器兩端．

Answer 1

分析 （1）實驗過程中，應(yīng)注意將電壓表與電阻并聯(lián)，變阻器串聯(lián)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(shù)；
探究電流與電阻的關(guān)系，需保持電阻兩端的電壓不變，根據(jù)U=IR可計算出電阻兩端的電壓值；
（3）定值電阻的阻值越大，所需變阻器的阻值越大，可根據(jù)變阻器的最大阻值計算出可接入的最大阻值．
【拓展實驗】（1）燈泡在額定電壓下的功率為額定功率；由圖示電流表確定其量程與分度值，然后讀出其示數(shù)；最后由歐姆定律求出燈泡電阻．
（2）根據(jù)串聯(lián)電路的電壓規(guī)律，可以把電壓表與滑動變阻器并聯(lián)，然后進行實驗．

解答 解：（1）由圖知，變阻器與電阻并聯(lián)，且電壓表串聯(lián)在電路中了，應(yīng)將電壓表與電阻并聯(lián)，可將電阻右側(cè)的導(dǎo)線接在電壓表的負接線柱上，如圖所示：

（2）由圖丙知，電流表的量程為0～0.6A，示數(shù)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(yīng)保持電阻兩端的電壓為2V不變，所以應(yīng)移動滑片直至電壓表示數(shù)為2V；
（3）由以上分析知，實驗中，應(yīng)保持定值電阻兩端的電壓為2V不變，變阻器的最大阻值為20Ω，電路中的電流應(yīng)為I=$\frac{{U}_{滑}}{{R}_{滑}}$=$\frac{4.5V-2V}{20Ω}$=0.125A；
則允許接的最大電阻值為：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2V}{0.125A}$=16Ω，20Ω、25Ω和30Ω均大于16Ω，所以不可以使用．
【拓展實驗】（1）當(dāng)電壓表示數(shù)等于燈泡額定電壓3.8V時燈泡正常發(fā)光；由圖乙所示電流表可知，其量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.38A，
燈泡電阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{3.8V}{0.38A}$=10Ω．
（2）電源電壓為6V，燈泡正常發(fā)光時，滑動變阻器兩端電壓為6V-3.8V=2.2V＜3V，電壓表15V接線柱損壞，電壓表可以選擇0～3V量程，把電壓表并聯(lián)在滑動變阻器兩端．
故答案為：（1）見上圖；（2）0.4；2；（3）20Ω、25Ω和30Ω；
【拓展實驗】（1）3.8；10；（2）用電壓表0～3V量程并聯(lián)在滑動變阻器兩端．

點評 探究電流與電阻的關(guān)系的實驗中，要注意保持電阻兩端的電壓不變，本題考查了電路的連接、電流表的讀數(shù)及定值電阻的選擇，（3）是該題的難點，關(guān)鍵要注意電阻的阻值越大，所需變阻器的阻值越大．