Question

4．圖甲是小明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“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(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5Ω的定值電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，閉合開關(guān)后，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，此時(shí)電流表的示數(shù)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(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）小明還想多測(cè)幾組數(shù)據(jù)，但他不能選用的定值電阻是20Ω、25Ω和30Ω．
（4）在做“測(cè)量小燈泡額定功率”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，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(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，使小燈泡正常發(fā)光，此時(shí)電流表示數(shù)如圖丁所示，則電流表的讀數(shù)是0.24A，小燈泡的額定功率為0.72W．

Answer 1

分析 （1）實(shí)驗(yàn)過(guò)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，需保持不同定值電阻兩端的電壓不變，根據(jù)U=IR可計(jì)算出電阻兩端的電壓值；
（3）根據(jù)串聯(lián)電路電壓的特點(diǎn)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(jù)圖丁電流表小量程讀數(shù)，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(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(fù)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(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(jìn)行實(shí)驗(yàn)，應(yīng)保持電阻兩端的電壓為2V不變，所以應(yīng)移動(dòng)滑片直至電壓表示數(shù)為2V；
（3）由以上分析知，實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)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(jù)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(shù)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(diǎn)評(píng) 探究電流與電阻的關(guān)系，考查電路的連接、歐姆定律、對(duì)器材的選擇、控制變量法的運(yùn)用，并考查了額定功率的測(cè)量等知識(shí)，屬于中等難度的題目．