Question

10．小明利用如圖甲所示的電路探究“電流與電阻的關(guān)系”．已知電源電壓為6V且保持不變，實驗用到的電阻R的阻值分別為25Ω、20Ω、15Ω、10Ω、5Ω，實驗中控制電阻R兩端的電壓為2.5V不變．

（1）請根據(jù)圖甲，用筆畫線代替導(dǎo)線將圖乙所示的實物電路連接完整；
（2）連接電路時開關(guān)應(yīng)斷開；閉合開關(guān)前，圖乙中滑動變阻器的滑片P應(yīng)位于B（選填“A”或“B”）端；
（3）為完成整個實驗，應(yīng)該選取最大阻值不小于40Ω的滑動變阻器；
（4）連好電路閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)無論怎樣移動滑動變阻器的滑片，電壓表有示數(shù)，電流表沒有示數(shù)，則故障可能是定值電阻斷路；
（5）實驗中將定值電阻R的阻值由25Ω依次更換為20Ω、15Ω、10Ω、5Ω，為使電壓表的示數(shù)不變，則每次閉合開關(guān)后都應(yīng)該將滑動變阻器的滑片P依次向左移（選填“左”或“右”）；
（6）若將乙圖中的電阻R換成標(biāo)有“2.5V”的小燈泡，用此電路也可以測量燈泡的功率．圖丙是小燈炮的I-U圖象，根據(jù)圖象信息，可計算出小燈泡的額定功率是0.5W．

Answer 1

分析 （1）連接實物圖時，應(yīng)注意電壓表量程及電流方向，滑動變阻器要采用“一上一下”的接法；
（2）連接電路時，開關(guān)應(yīng)斷開；變阻器連入電路中的電阻最大；
（3）因變阻器與電阻串聯(lián)在電路中，根據(jù)分壓原理，求出變阻器連入電路中的最大阻值，確定選用的變阻器的規(guī)格；
（4）電路故障主要分兩方面：斷路或短路，可以根據(jù)電流表或電壓表的示數(shù)變化情況作出相應(yīng)的判斷；
（5）根據(jù)分壓原理和串聯(lián)電路電壓的規(guī)律確定滑片移動的方向；
（6）根據(jù)燈在額定電壓下正常發(fā)光，找出額定電壓下的電流，根據(jù)P=UI求燈的額定功率．

解答 解：
（1）實驗中控制電阻R兩端的電壓為2.5V不變，所以，電壓表選擇0～3V量程與電阻并聯(lián)，滑動變阻器已經(jīng)連接了左下面的接線柱，上面連接哪一個都可以并與電阻串聯(lián)，如下圖所示：

（2）為保護電路，連接電路時，開關(guān)應(yīng)斷開；
變阻器連入電路中的電阻最大，即滑片移動到B端；
（3）實驗中控制電阻R兩端的電壓為2.5V不變，所以變阻器分得的電壓為6V-2.5V，當(dāng)電阻連入最大電阻25Ω時，根據(jù)分壓原理：$\frac{25Ω}{{R}_{最大}}=\frac{2.5V}{6V-2.5V}$，解得變阻器連入電路中的阻值R_最大=35Ω，所以應(yīng)選擇0～40Ω的變阻器；
（4）電流表無示數(shù)，說明電路發(fā)生斷路；電壓表有示數(shù)，說明電壓表與電源連通，則與電壓表并聯(lián)的定值電阻以外的電路都是通路，則與電壓表并聯(lián)的定值電阻斷路了；
（5）將定值電阻R的阻值由25Ω依次更換為20Ω、15Ω、10Ω、5Ω時，根據(jù)分壓原理，兩端電壓相應(yīng)減小，為保持電阻兩端電壓不變，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，要減小變阻器分得的電壓，由分壓原理，必須使滑動變阻器接入電路的電阻相應(yīng)減小，由圖知，滑片必須向左移動；
（6）由圖丙知，燈在額定電壓下對應(yīng)的電流為0.2A．燈的額定功率．P=UI=2.5V××0.2A=0.5W．
故答案為：
（1）電路連接如上圖所示；
（2）斷開；B；
（3）40；
（4）定值電阻斷路；
（5）左；
（6）0.5．

點評 本題探究“電流與電阻的關(guān)系”，考查電路的連接、注意事項、控制變量法、器材的選擇、故障的分析、操作過程及額定功率的計算，綜合性較強．