20.小明利用以下器材:电源(电压恒为6V),滑动变阻器,开关各一个,电流表、电压表各一块,三个定值电阻(10Ω、15Ω、20Ω),导线若干,来探究电流与电阻的关系。
(1)图甲是小明连接的实物电路,图中有一根导线连接错误,请你在连接错误的导线上打“×”并补画出正确的连线。
(2)电路连接正确后,闭合开关前,滑片应置于
端(选填“A”或“B”)。
(3)闭合开关后,移动滑片,使与电阻(20Ω)并联的电压表示数为4V,读出电流表示数,再分别改接15Ω、10Ω的电阻,重复上述实验,收集的实验数据如表1所示。老师告诉小明有一组数据误差较大,便找来一个5Ω的电阻让他再测一组数据。当他把5Ω的电阻接入电路时,要使电压表示数仍为4V,实验不能继续进行,其原因是
。
(4)改变连接后,当电压表示数仍为4V时,电流表示数为
A(如图乙所示)。综合分析数据可得:电压一定时,
。
【拓展1】小明又利用上述实验器材探究“电流与电压的关系”,将滑片从一端移到另一端的过程中,收集的实验数据填入了表2中。
表1
电压U/V | 4 |
电阻R/Ω | 20 | 15 | 10 |
电流I/A | 0.20 | 0.28 | 0.40 |
表2
电阻R/Ω | 10 |
电压U/V | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
电流I/A | 0.2 | 0.3 | 0.4 | 0.5 | 0.6 |
(5)分析表2中数据可得:电阻一定时,
。
(6)分析可知,小明使用的变阻器的最大阻值为
Ω。
【拓展2】完成上述实验后,小明还想测定一个U
额=2.5V的小灯泡的额定功率,他发现电流表已坏,于是他向物理老师借了一个单刀双掷开关,借助部分现有的实验器材,设计了如图丙所示的实验器材,测出了小灯泡的额定功率,请你帮他将下列实验步骤补充完整:
①连接好实验电路,
,移动滑片,使电压表示数为
V;
②保持滑片的位置不动,S
2接1,读出电压表的示数为U;
③小灯泡额定功率的表达式P
额=
。(用物理符号表示)