Question

20．某小組同學(xué)用圖甲的電路圖探究歐姆定律，實(shí)驗(yàn)中他們所用的定值電阻分別是5Ω、10Ω、20Ω，電源電壓為3V不變．

（1）如圖甲所示，是小華所連接的不完整實(shí)驗(yàn)電路，請你用筆畫線代替導(dǎo)線，將缺少的導(dǎo)線連接好成完整電路．
（2）小華將電路接好后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電壓表與電流表的示數(shù)太大．接下來應(yīng)進(jìn)行的操作是C（填寫字母代號）．
A．更換電池或電阻     B．檢查電路是否短路
C．?dāng)嚅_開關(guān)，移動滑動變阻器滑片至最大值位置
（3）在探究“導(dǎo)體中的電流跟電阻的關(guān)系”時，小華將5Ω的電阻接入電路，電壓表如圖乙所示．后把定值電阻由5Ω換成10Ω，閉合開關(guān)后，下一步的操作是：將變阻器的滑片P向右（填“左”或“右”）移動直至電壓表示數(shù)為2V． 若要完成整個實(shí)驗(yàn)，選擇的滑動變阻器的最大阻值至少為10Ω．
（4）上述探究結(jié)束后，該組同學(xué)選擇原來的電源和兩只燈泡L₁“2.5V 0.3A”和L₂“3.8V 0.3A”，設(shè)計(jì)的電路如圖丙所示，探究“電功率跟電流、電壓的關(guān)系”．
①此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是為了探究電功率與電壓的關(guān)系，通過燈的亮暗判斷來電功率的大小．
②為了探究電功率與電流的關(guān)系，小明認(rèn)為，利用圖丙電路只要通過移動滑動變阻器，改變電流觀察燈L₁或L₂亮度的變化，即可得出結(jié)論．則小明同學(xué)的方案不合理（選填“合理”或“不合理”），理由：電壓與電流同時在改變，未控制電壓一定．
（5）小紅在測定“小燈泡電功率”的實(shí)驗(yàn)中，電源電壓為4.5V，小燈泡額定電壓為2.5V，電阻約為10Ω．
①請你用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖丁中的實(shí)物電路連接完整．

U/V	2	2.5	3
I/A	0.22	0.26	0.30

②小紅按電路圖連接電路，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測得數(shù)據(jù)如表所示．?dāng)嚅_開關(guān)時，發(fā)現(xiàn)電表如圖戊所示，其中電流表出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是使用前沒有調(diào)零．
③假如不再重新實(shí)驗(yàn)，請你利用小紅已獲取的信息，計(jì)算出該小燈泡的額定功率是0.75W．

Answer 1

分析 （1）把電流表、電阻串聯(lián)接入電路，完成電路連接．
（2）如果電路總電阻太小，則電路電流將會較大，電表示數(shù)較大，應(yīng)增大滑動變阻器接入電路的阻值，然后分析答題．
（3）探究電流與電阻的關(guān)系應(yīng)控制電阻兩端電壓不變，應(yīng)用串聯(lián)電路特點(diǎn)與歐姆定律求出滑動變阻器接入電路的最大阻值，然后選擇滑動變阻器．
（4）燈泡亮度由燈泡實(shí)際功率決定，燈泡實(shí)際功率越大，燈泡越亮；探究功率與電流的關(guān)系，應(yīng)控制電壓相等而電流不同．
（5）①根據(jù)燈泡正常發(fā)光時的電流，確定電流表量程，然后把電流表與燈泡串聯(lián)接入電路．；
②由圖2知，斷開開關(guān)后，電流表指針沒有指在零刻度線上，這是在使用前，沒有對電流表進(jìn)行調(diào)零造成的．；
③由圖2可知，電流表的實(shí)際零刻度線在0刻度線左邊第2條刻度線處，根據(jù)電流表的量程與最小分度值，讀出電流表的正確讀數(shù)，然后由電功率公式P=UI求出燈泡的額定功率．

解答 解：（1）把電流表與電阻串聯(lián)接入電路，實(shí)物電路圖如圖所示：

（2）閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電壓表與電流表的示數(shù)太大，說明電路電阻太小，可能是滑動變阻器接入電路的阻值太小造成的，應(yīng)斷開開關(guān)，移動滑動變阻器滑片至最大值位置，故選C；
（3）電壓表量程為0～3V，由圖示電壓表可知，其分度值為0.1V，示數(shù)為2V；
在探究“導(dǎo)體中的電流跟電阻的關(guān)系”時，應(yīng)控制電阻兩端電壓不變，把定值電阻由5Ω換成10Ω，閉合開關(guān)后，定值電阻兩端電壓變大，為保持電阻兩端電壓不變，應(yīng)增大滑動變阻器分壓應(yīng)將變阻器的滑片P向右移動直至電壓表示數(shù)為2V為止． 電源電壓為3V，定值電阻兩端電壓為2V，則滑動變阻器兩端電壓為3V-2V=1V，串聯(lián)電路電流相等，電阻兩端電壓與電阻阻值成正比，電阻兩端電壓是滑動變阻器兩端電壓的2倍，電阻阻值是滑動變阻器接入電路阻值的2倍，電阻最大阻值為20Ω，要完成整個實(shí)驗(yàn)，滑動變阻器接入電路的最大阻值為10Ω，要完成實(shí)驗(yàn)，選擇的滑動變阻器的最大阻值至少為10Ω．
（4）上述探究結(jié)束后，該組同學(xué)選擇原來的電源和兩只燈泡L₁“2.5V 0.3A”和L₂“3.8V 0.3A”，設(shè)計(jì)的電路如圖丙所示，探究“電功率跟電流、電壓的關(guān)系”．
①燈泡亮度由燈泡實(shí)際功率決定，燈泡實(shí)際功率越大，燈泡越亮，可以根據(jù)燈泡的亮暗比較燈泡電功率的大�。�
②探究電功率與電流的關(guān)系，應(yīng)控制燈泡兩端電壓相等而電流不同，利用圖丙電路只要通過移動滑動變阻器，改變電流觀察燈L₁或L₂亮度的變化時，電壓與電流同時在改變，未控制電壓一定，小明的方案不合理．
（5）①燈泡正常發(fā)光時電流約為I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，電流表選0～0.6A量程；把電流表串聯(lián)接入電路，電路圖如圖所示．

②由圖可以看出，斷開開關(guān)后，電流表指針沒有指在零刻度線上，這是在使用前，沒有對電流表進(jìn)行調(diào)零造成的．
③由圖2知，電流表最小分度值是0.02A，電流表的真實(shí)讀數(shù)是I=0.26A+0.02A×2=0.30A，
燈泡的額定功率P=UI=2.5V×0.30A=0.75W．
故答案為：（1）電路圖如圖所示；（2）C；（3）右；2；10；（4）①燈的亮暗；②不合理；電壓與電流同時在改變，未控制電壓一定．（5）①見上圖；②使用前沒有調(diào)零；③0.75．

點(diǎn)評 本題考查了連接實(shí)物電路圖、電路現(xiàn)象分析、滑動變阻器的調(diào)節(jié)、電表讀數(shù)、實(shí)驗(yàn)評價等問題，探究電流與電阻關(guān)系實(shí)驗(yàn)要應(yīng)用控制變量法，應(yīng)用控制變量法是正確解題的關(guān)鍵．