Question

7．某同學(xué)利用圖甲所示的電路探究電流與電阻的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)中電源電壓保持3V不變，定值電阻的阻值分別為5Ω、10Ω、15Ω和20Ω．

（1）該同學(xué)接錯(cuò)了一根導(dǎo)線，請(qǐng)你在這根導(dǎo)線上打“×”，并補(bǔ)畫出正確的那根導(dǎo)線；
（2）正確連接電路后，先用5Ω的定值電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，閉合開關(guān)后，移動(dòng)滑片，此時(shí)電流表的示數(shù)如圖乙所示；接著將5Ω的電阻換成其他阻值的定值電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，每次觀察到電壓表的示數(shù)為2 V時(shí)，記錄電流表的示數(shù)．
（3）幾次實(shí)驗(yàn)中記錄電表示數(shù)時(shí)，定值電阻消耗的最大功率為0.8W，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為2.5Ω．

Answer 1

分析 （1）分析電路的錯(cuò)誤之處改正；
（2）由圖中電流表選用的小量程讀數(shù)，根據(jù)歐姆定律求電壓，研究電流與電阻關(guān)系時(shí)，要控制電壓表示數(shù)不變；
（3）根據(jù)P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$，分析有最大功率的條件并求解；根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律和分壓原理求解．

解答 解：（1）在原電路中，電壓表串聯(lián)在電路中了，電流表與電阻并聯(lián)了，這是錯(cuò)誤的，電壓表應(yīng)并聯(lián)在電阻兩端，電流表應(yīng)串聯(lián)在電路中，如下圖所示：

（2）圖中電流表選用小量程，分度值為0.02A，示數(shù)為0.4A，
根據(jù)I=$\frac{U}{R}$可得，電壓表示數(shù)（即電阻兩端的電壓）：U=IR=0.4A×5Ω=2V；
因研究電流與電阻關(guān)系時(shí)，要控制電壓表示數(shù)不變，故接著將5Ω的電阻換成其他阻值的定值電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，每次觀察到電壓表的示數(shù)為2V時(shí)，記錄電流表的示數(shù)．
（3）因電壓表示數(shù)不變，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，當(dāng)接入5Ω的最小電阻時(shí)，定值電阻消耗的功率最大，
P_R最大=$\frac{{U}^{2}}{R}=\frac{（2V）^{2}}{5Ω}$=0.8W；
根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，變阻器分得的電壓：U_滑=3V-2V=1V，
變阻器分得的電壓為電阻兩端電壓的$\frac{1V}{2V}$倍，根據(jù)分壓原理可知，此時(shí)變阻器接入電路的阻值為：
R_滑=$\frac{1}{2}$×5Ω=2.5Ω．
故答案為：（1）如上圖所示；（2）2；（3）0.8；2.5．

點(diǎn)評(píng) 本題探究電流與電阻的關(guān)系，考查電路的連接、歐姆定律及控制變量法及串聯(lián)電路規(guī)律和電功率公式的運(yùn)用．