Question

5．小宇和同學(xué)們在“探究電流與電阻關(guān)系”的實驗中，所用的器材有：三節(jié)新干電池，“5Ω、10Ω、15Ω、20Ω”的電阻各一個，滑動變阻器一個，電流表使用0～0.6A的量程，電壓表使用0～3V的量程，開關(guān)和導(dǎo)線若干．請你和他一起完成下列實驗：

（1）小宇在連接實物電路的過程中，開關(guān)要斷開；
（2）小宇連成如圖甲所示的電路，他剛要閉合開關(guān)，同組的小紅提醒他，實物連接有一處錯誤，請在錯誤的導(dǎo)線上畫“×”，并畫出正確的連線；
（3）在實驗過程中，控制定值電阻兩端的電壓為2V不變，當小宇用20Ω的定值電阻替換了15Ω的定值電阻后，繼續(xù)進行實驗，無論怎樣移動滑動變阻器的滑片，電壓表的示數(shù)都無法降低到2V，原因是滑動變阻器的最大阻值太��；
（4）小宇在實驗時，用額定電壓為“2.5V”的小燈泡L₁替換定值電阻，想測量L₁的額定功率，可是不慎電壓表掉在地上摔壞了，老師又給他提供了一個標有“2.5V  1.25W”的小燈泡L₂和兩個開關(guān)S₁、S₂，讓他設(shè)計測量方案，他靈機一動，設(shè)計了如圖乙所示的電路圖，同樣完成了實驗，請你將下列實驗過程補充完整；
①閉合開關(guān)S、S₂，斷開S₁（填S、S₁、S₂的通斷情況），調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使電流表示數(shù)為0.5A；
②閉合開關(guān)S、S₁，斷開S₂（填S、S₁、S₂的通斷情況），保持滑動變阻器的滑片位置不變，記錄電流表的示數(shù)為I；
③小燈泡L₁額定功率的表達式P_額=2.5V×（I-0.5A）．

Answer 1

分析 （1）為防止電路中電流過大，燒壞電路元件，連接電路圖時開關(guān)應(yīng)斷開；
（2）實驗中，電壓表應(yīng)與電阻并聯(lián)，滑動變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中；
（3）根據(jù)串聯(lián)電路中電阻越大分得的電壓越大，分析電壓表的示數(shù)無法降低到2V的原因；
（4）由電路圖可知，開關(guān)S、S₂閉合，斷開S₁時，兩燈泡并聯(lián)后與滑動變阻器串聯(lián)，電流表測L₂的電流，調(diào)節(jié)滑動變阻器使通過燈泡L₂的電流等于額定電流時并聯(lián)部分的電壓為2.5V；保持滑片的位置不變，閉合開關(guān)S、S₁閉合，斷開S₂時，兩燈泡扔并聯(lián)，電流表測干路電流，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點求出通過L₁的電流，根據(jù)P=UI求出燈泡L₁額定功率．

解答 解：（1）為保護電路，連接電路圖時開關(guān)應(yīng)斷開；
（2）由圖2可知，電壓表沒有只測電阻兩端的電壓，且滑動變阻器連接錯誤，正確的如下圖所示：

（3）因串聯(lián)電路中，電阻越大分得的電壓越大，所以電壓表的示數(shù)無法降低到2V的原因是滑動變阻器的最大阻值太��；
（4）由電路圖可知，
①當開關(guān)S、S₂閉合，斷開S₁時，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使電流表示數(shù)I₁=$\frac{{P}_{1}}{{U}_{1}}$=$\frac{1，.25W}{2.5V}$=0.5A，此時并聯(lián)部分的電壓為2.5V；
②保持滑片的位置不變，閉合開關(guān)S、S₁，斷開S₂時，兩燈泡仍并聯(lián)，電流表測干路電流I；
③因并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和，
所以，通過L₁的電流：
I₁=I-I₂=I-0.5A，
因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，
所以，L₁額定功率：
P_額=UI₁=2.5V×（I-0.5A）．
故答案為：
（1）斷開；
（2）電路圖如上圖所示；
（3）滑動變阻器的最大阻值太�。�
（4）①閉合開關(guān)S、S₂，斷開S₁；0.5；②閉合開關(guān)S、S₁，斷開S₂；③2.5V×（I-0.5A）．

點評 本題考查了探究電流與電阻關(guān)系的實驗和測量小燈泡額定功率的實驗，明白圖丙電路圖的工作原理是關(guān)鍵．