小明在做探究 “电流与电阻的关系” 实验时,准备了以下器材:三节新干电池,定值电阻四个(5Ω、10Ω、20Ω、25Ω),电流表(0~0.6A)、电压表、滑动变阻器 “20Ω 0.8A” 和开关各一个、导线若干。

(1) 图甲中有一根导线连接错误,请在该导线上画 “×”,并在图上改正____;
答案:改线(略)

(2) 改正电路后,先将 5Ω 的定值电阻接入电路,调节滑片,使电流表的示数如图乙所示;将 5Ω 的电阻换成 10Ω 的,他应调节滑片,使电压表的示数保持____V 不变,再读电流表的示数;把 20Ω 的电阻接入电路时,小明发现无论怎样调节滑动变阻器都不能完成实验,为使四个电阻单独接入电路都能完成实验,他应控制电压表的示数范围为____~____V;
答案:2;2.5;3
(3) 利用如图丙所示电路,能测出 Rx的阻值。其中 R 为定值电阻,R′为电阻箱。请在横线上填上合适内容。
①闭合开关前,将滑动变阻器滑片滑到 b 端,电阻箱调为某一阻值 R1;
②闭合开关,调节滑动变阻器,使电压表和电流表示数为合适的值;
③断开开关,再将电压表与待测电阻 C 端间的导线改接到 D 端(图中虚线所示),闭合开关,反复调节****,使两表的示数与②中相同,记录此时电阻箱的阻值 R2,断开开关;
④待测电阻的阻值 Rx=____________。
答案:电阻箱和滑动变阻器;R1−R2
(4) 若操作无误,反复调节始终无法实现两表的示数与步骤②中相同,原因可能有:_________________、_________________(写出两点可能的原因)。
答案:滑动变阻器的阻值太小;R1<Rx
答案:(1) 改线(略);(2) 2;2.5;3;(3) 电阻箱和滑动变阻器;R1−R2;(4) 滑动变阻器的阻值太小;R1<Rx
查看解析
(1)原电路图电压表和定值电阻没有正确接入电路。探究电流与电阻关系实验,定值电阻、滑动变阻器、电流表串联,电压表并联在定值电阻两端。
(2)电流表选用 0~0.6A 量程,分度值 0.02A,示数 0.4A;定值电阻两端电压 U=IR=0.4A×5Ω=2V。探究电流与电阻关系,要控制定值电阻两端电压不变,更换电阻后电压表示数保持 2V。
电源为三节新干电池,电源电压 4.5V;电流表最大 0.6A,定值电阻两端最大电压 Umax=ImaxR=0.6A×5Ω=3V。
接入 25Ω 电阻,滑动变阻器最大 20Ω,根据串联分压,算出定值电阻两端最小电压为 2.5V。因此电压控制范围:2.5~3V。
(3)本实验采用等效替代法。步骤③需要反复调节**电阻箱和滑动变阻器**,保持电流、电压和步骤②完全相同。
由 R1+R = R2+R+Rx,化简得到 Rx=R1−R2。
(4)无法调到和②示数相同:滑动变阻器最大阻值不足;初始电阻箱阻值 R1小于待测电阻 Rx。