Question

【題目】小凱同學(xué)利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究電流與電阻的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)器材有：定值電阻（5Ω、10Ω、20Ω、50Ω）、規(guī)格為“20Ω1A”的滑動(dòng)變阻器、電源（電壓恒為6V）、電壓表、電流表、導(dǎo)線(xiàn)和開(kāi)關(guān)。

（1）圖甲是小凱連接的實(shí)物電路，其中一根導(dǎo)線(xiàn)連接錯(cuò)誤，請(qǐng)你在該導(dǎo)線(xiàn)上打“×”并用筆畫(huà)線(xiàn)代替導(dǎo)線(xiàn)正確連線(xiàn)。

（_______________）

（2）改正電路連接后，閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑片，電壓表指針隨之偏轉(zhuǎn)，而電流表的指針不動(dòng)，則電路故障的原因是電流表_____（填“短路”或“斷路”）。

（3）排除故障后，小凱進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，調(diào)節(jié)滑片使電壓表的示數(shù)為4V保持不變。根據(jù)提供的器材和連接的實(shí)物電路，最多可選擇哪幾個(gè)定值電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)？_____。

（4）為了確保所給的定值電阻單獨(dú)接入電路后都能正常實(shí)驗(yàn)，小凱從其他小組借來(lái)了“50Ω 1A”的滑動(dòng)變阻器，這時(shí)需要控制電壓表的示數(shù)_____V不變。通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，可得結(jié)論：電壓一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流與電阻成_____。

（5）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，在只有電流表的情況下，小凱同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖乙所示的電路，測(cè)出了小燈泡L的額定功率。已知小燈泡L正常工作的電流為0.2A，電源電壓為6V，定值電阻R0的阻值為5Ω，請(qǐng)你將實(shí)驗(yàn)步驟補(bǔ)充完整。

①開(kāi)關(guān)S接a，調(diào)節(jié)R1的滑片，使電流表的示數(shù)為_____A，此時(shí)小燈泡正常發(fā)光。

②開(kāi)關(guān)S接b，使R1的滑片_____（填“向左移”、“向右移”或“保持不動(dòng)”），此時(shí)電流表的示數(shù)為0.6A，則R1接入電路的阻值為_____，然后將R1的滑片滑到最_____（填“左”或“右”）端，此時(shí)電流表的示數(shù)為0.4A，則R1的最大阻值為_____Ω。

③小燈泡的額定功率P額＝_____W。

Answer 1

【答案】 短路 10Ω、20Ω 3 反比 0.2 保持不動(dòng) 5Ω 左 10 1

【解析】

(1)[1]原電路中，兩表和電阻均短路，電流表應(yīng)與電阻串聯(lián)，電壓表與電阻并聯(lián)，如下所示：

(2)[2]改正電路連接后，閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑片，電壓表指針隨之偏轉(zhuǎn)，而電流表的指針不動(dòng)，則電路故障的原因是電流表短路；

(3)[3]電壓表的示數(shù)為4V保持不變，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，變阻器分得的電壓為：

U滑＝6V﹣2V＝4V，

由分壓原理：

UV：U滑=R定：R滑大

即：

2V：4V=R定：20Ω

故定值電阻的最大電阻為：R定＝40Ω；

當(dāng)用5Ω的電阻時(shí)，由歐姆定律，因電流為0.8A大于0.6A，故只能10Ω、20Ω的電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；

(4)[4][5]由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律及分壓原理有：

U-Uv′：UV′=R滑′:R定′

即:

6V-Uv′:UV′=50Ω:50Ω

故需要控制電壓表的示數(shù)3V不變過(guò)多次實(shí)驗(yàn)可得結(jié)論：電壓一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流與電阻成反比；

(5)實(shí)驗(yàn)步驟：

①[6]開(kāi)關(guān)S接a，調(diào)節(jié)R1的滑片，使電流表的示數(shù)為0.2A，此時(shí)小燈泡正常發(fā)光；

②[7][8][9][10]開(kāi)關(guān)S接b，使R1的滑片保持不動(dòng)，此時(shí)電流表的示數(shù)為0.6A，由歐姆定律和串聯(lián)電阻的規(guī)律，則R1接入電路的阻值為：

R1=-R0=-5Ω＝5Ω；

然后將R1的滑片滑到最右端，R1的電阻最大且與燈串聯(lián)，電流表測(cè)電路的電流，此時(shí)電流表的示數(shù)為0.4A，由歐姆定律和串聯(lián)電阻的規(guī)律，則R1的最大阻值為：

R大=-R0=-5Ω＝10Ω；

③[11]在①中變阻器連入電路的電阻為：

R1′＝10Ω﹣5Ω＝5Ω

由歐姆定律和串聯(lián)電阻的規(guī)律，則燈的額定電壓為：

UL＝U﹣ILR1′＝6V﹣0.2A×5Ω＝5V；

小燈泡的額定功率：

P額＝ULIL＝5V×0.2A＝1W。