Question

【題目】小明利用以下器材：電源（電壓恒為6V），滑動(dòng)變阻器，開關(guān)各一個(gè)，電流表、電壓表各一塊，三個(gè)定值電阻（10Ω、15Ω、20Ω），導(dǎo)線若干，來探究電流與電阻的關(guān)系。

(1)如圖甲是小明連接的實(shí)物電路，圖中有一根導(dǎo)線連接錯(cuò)誤，請你在連接錯(cuò)誤的導(dǎo)線上打“×”并補(bǔ)畫出正確的連線；

（________）

(2)電路連接正確后，閉合開關(guān)前，滑片應(yīng)置于________端；（選填“A”或“B”）

(3)閉合開關(guān)后，移到滑片，使與電阻（20Ω）并聯(lián)的電壓表示數(shù)為4V，讀出電流表示數(shù)，再分別改接15Ω、10Ω的電阻，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，收集的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。老師告訴小明有一組數(shù)據(jù)誤差較大，便找來一個(gè)5Ω的電阻讓他再測一組數(shù)據(jù)。當(dāng)他把5Ω的電阻接入電路時(shí)，要使電壓表示數(shù)仍為4V，實(shí)驗(yàn)不能繼續(xù)進(jìn)行，其原因是_______________________________________________；

(4)改變連接后，當(dāng)電壓表示數(shù)仍為4V時(shí)，電流表示數(shù)為________A（如圖乙所示）。綜合分析數(shù)據(jù)可得：電壓一定時(shí)，___________________________________________；

（拓展1）小明又利用上述實(shí)驗(yàn)器材探究“電流與電壓的關(guān)系”，將滑片從一端移到另一端的過程中，收集的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入了表2中。

表1

電壓U/V	4
電阻R/Ω	20	15	10
電流I/A	0.20	0.28	0.40

表2

電阻R/Ω	10
電壓U/V	2	3	4	5	6
電流I/A	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6

(1)分析表2中數(shù)據(jù)可得：電阻一定時(shí)，_________________；

(2)分析可知，小明使用的變阻器的最大阻值為________Ω；

（拓展2）完成上述實(shí)驗(yàn)后，小明還想測定一個(gè)U額＝2.5V的小燈泡的額定功率，他發(fā)現(xiàn)電流表已壞，于是他向物理老師借了一個(gè)單刀雙擲開關(guān)，借助部分現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)了如圖丙所示的實(shí)驗(yàn)器材，測出了小燈泡的額定功率，請你幫他將下列實(shí)驗(yàn)步驟補(bǔ)充完整：

<>(1)連接好實(shí)驗(yàn)電路，______________，移動(dòng)滑片，使電壓表示數(shù)為_______V；

(2)保持滑片的位置不動(dòng)，S2接1，讀出電壓表的示數(shù)為U；

(3)小燈泡額定功率的表達(dá)式P額＝___________。（用物理符號表示）

Answer 1

【答案】 A 超過了電流表所選的量程 0.8 導(dǎo)體中的電流和導(dǎo)體的電阻成反比 通過電阻的電流與電阻兩端的電壓成正比 20 閉合開關(guān)S1，開關(guān)S2接2 2.5

【解析】

(1)[1]從實(shí)物圖可以看到，電流從電源正極流出，流過開關(guān)、電流表、滑動(dòng)變阻器，當(dāng)?shù)竭_(dá)電阻R的右端時(shí)，這時(shí)電流不會(huì)流過電阻R，也不會(huì)流過電壓表，而是直接回負(fù)極；這情況下應(yīng)該把變阻器右下端與電阻R右端的接線，改成變阻器右下端與電阻R左端的接線，這時(shí)電流會(huì)流過電阻R，電壓表測電阻R的電壓，這樣符合實(shí)驗(yàn)要求；根據(jù)上述更改接線，如下圖所示。

(2)[2]電路連接正確后，閉合開關(guān)前，為了保護(hù)電路，以免電流過大，變阻器接入電路的電阻應(yīng)該最大，從實(shí)物圖可以看到，滑片應(yīng)該置于A端。

(3)[3]當(dāng)他把5Ω的電阻接入電路時(shí)，要使電壓表示數(shù)仍為4V，這時(shí)根據(jù)可知，電路中的電流大小是

這個(gè)電流值已經(jīng)超過電流表的量程，所以實(shí)驗(yàn)不能繼續(xù)進(jìn)行。

(4)[4]由上述可知，電阻兩端的電壓是4V，根據(jù)可知，電流表選擇0~3A量程，分度值是0.1A，所以示數(shù)是0.8A。

[5]從表1數(shù)據(jù)可知，電流與導(dǎo)體電阻的乘積是定值，由此可得到：電壓一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流和導(dǎo)體的電阻成反比。

(1)[6]從表2數(shù)據(jù)可知，電阻兩端的電壓與流過它的電流比值是一個(gè)定值，由此可得到：電阻一定時(shí)，通過電阻的電流與電阻兩端的電壓成正比。

(2)[7]將滑片從一端移到另一端的過程中，由表2數(shù)據(jù)可知，當(dāng)電壓表的示數(shù)是6V時(shí)，這個(gè)是電源電壓的大小，也就是變阻器兩端的電壓是0，變阻器接入電路的電阻是0；當(dāng)電壓表的示數(shù)是2V時(shí)，可知變阻器接入電路的電阻最大，變阻器兩端的電壓是

那么變阻器的最大阻值是

即小明使用的變阻器的最大阻值為。

(1)[8][9]連接好實(shí)驗(yàn)電路，閉合開關(guān)S1，開關(guān)S2接2，移動(dòng)滑片，使電壓表示數(shù)為2.5V。

(3)[10]保持滑片的位置不動(dòng)，S2接1，讀出電壓表的示數(shù)為U，這個(gè)電壓是燈泡和電阻R0的電壓之和，那么由上述可知，電阻R0的電壓大小是

流過電阻R0的電流大小是

串聯(lián)電路電流處處相等，那么可知流過燈泡的電流大小是

這也是小燈泡的額定電流，根據(jù)可知，小燈泡額定功率的表達(dá)式是

小燈泡額定功率的表達(dá)式是。