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    4．物理兴趣小组的同学们在探究“电流与电阻的关系”的实验中，设计了如图所示的电路．已知电源电压为4.5V保持不变，所给的定值电阻的阻值分别为10Ω、20Ω、30Ω、40Ω，不同的定值电阻两端的控制电压恒为2.5V．
    （1）在连接电路的过程中，开关应处于断开状态．
    （2）他们在电路连接好后，闭合开关，发现电压表无示数，电流表有明显示数，且电路中只有一处故障，则故障原因可能是R1短路．
    （3）实验中，他们将10Ω的定值电阻换成20Ω的定值电阻后，同时应将滑动变阻器R2的滑片P向B端移动到适当位置．（选填“A”或“B”）
    （4）为了使所给的四个定值电阻都能进行实验，滑动变阻器R2的最大阻值至少应为32Ω．

    分析 （1）连接电路时，为了安全起见，开关必须断开；
    （2）电流表有示数，说明电路为通路；电压表无示数，说明电压表被短路，据此判断故障的位置；
    （3）根据串分压的知识，若电阻变大，两端分得的电压将变大，电压表的示数变大，为保持电压表的示数不变，应增大滑动变阻器的阻值；
    （4）根据串联电路分压规律和欧姆定律可知，当改用40Ω的电阻时，滑动变阻器的最大阻值最大，据此求出滑动变阻器R2的最大阻值至少是多大．

    解答 解：（1）连接电路时，为了安全起见，开关必须断开；
    （2）电流表有示数，说明电路为通路；电压表无示数，说明电压表被短路，因此与电压表并联的R1发生了短路；
    （3）将10Ω的定值电阻换成20Ω的定值电阻后，两端的电压将变大，所以电压表的示数大于2.5V；
    要减小电阻两端的电压，应增大滑动变阻器的阻值，使滑动变阻器两端电压变大，故将滑片向B端滑动；
    （4）探究电流和电阻的关系，需保持导体两端的电压不变，根据串分压的知识，当导体电阻为40Ω时，所需滑动变阻器的阻值最大；
    由欧姆定律可知，电路中的电流：I=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{1}}$=$\frac{2.5V}{40Ω}$=0.0625A；
    滑动变阻器接入电路的最大阻值：R最大=$\frac{U-{U}_{1}}{I}$=$\frac{4.5V-2.5V}{0.0625A}$=32Ω．
    故答案为：（1）断开；（2）R1短路；（3）B；（4）32．

    点评 此题是探究“电流跟电阻的关系”，考查了滑动变阻器的连接及控制变量的方法的应用，关键是能根据根据串联电路分压规律确定滑动变阻器最大阻值的计算．

    练习册系列答案
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