Question

6．小明用如圖1甲所示電路探究“通過導(dǎo)體的電流跟導(dǎo)體電阻的關(guān)系”．電源電壓為6V且保持不變，實(shí)驗(yàn)用到的電阻阻值分別為5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω．

（1）請(qǐng)根據(jù)圖1甲電路將圖1乙所示的實(shí)物電路連接完整（導(dǎo)線不允許交叉）．
（2）小明將5Ω電阻接入電路，閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片P應(yīng)置于A（選填“A”或“B”）端，這樣可以起到保護(hù)電路的作用．
（3）閉合開關(guān)移動(dòng)滑片至某處時(shí)，電壓表示數(shù)如圖2，為2.5V．記錄電壓表和電流表示數(shù)．
（4）改變電阻R的阻值，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出如圖1丙所示的“電流I隨電阻R變化的圖象”．
①由圖象可以得出結(jié)論：電壓一定時(shí)，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比．
②上述實(shí)驗(yàn)中，用5Ω電阻做完實(shí)驗(yàn)后，接下來應(yīng)進(jìn)行的操作是：斷開開關(guān)，將滑動(dòng)變阻器的滑片移到A端，取下5Ω電阻；然后將10Ω電阻接入電路，閉合開關(guān)，移動(dòng)滑片，使電壓表示數(shù)為2.5V，讀出電流表的示數(shù)．
（5）為完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)，應(yīng)該選取最大阻值不小于35Ω的滑動(dòng)變阻器．
（6）若用該電路測(cè)量額定電壓為2.5V小燈泡功率，測(cè)得如下表數(shù)據(jù)．則：

次數(shù)	1	2	3	4	5
電壓/V	0.4	1.0	1.5	2.0	2.5
電流/A	0.08	0.16	0.19	0.22	0.24

①小燈泡的額定功率是0.6W；
②為完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)，應(yīng)該選取最大阻值不小于70Ω的滑動(dòng)變阻器．

Answer 1

分析 （1）按照?qǐng)D甲的電路圖，將圖乙中還未連入的電壓表和滑動(dòng)變阻器接入電路，電壓表應(yīng)并聯(lián)到定值電阻兩端，滑動(dòng)變阻器按照“一上一下”連入電路．由此連接電路；
（2）為保護(hù)電路，連接電路時(shí)，應(yīng)斷開開關(guān)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值應(yīng)為最大阻值；
（3）由圖2可知電壓表量程和分度值讀出其示數(shù)即可；
（4）①分析丙圖中的圖象，判斷電流和電阻的關(guān)系即可；
②每次實(shí)驗(yàn)后，必須斷開開關(guān)，把滑片調(diào)到最大阻值處，然后再更換電阻；閉合開關(guān)后，還要調(diào)節(jié)滑片，使定值電阻兩端的電壓保持不變；
（5）由圖丙找出實(shí)驗(yàn)時(shí)電路中的最小電流，由串聯(lián)電路的特點(diǎn)及歐姆定律求出此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，據(jù)此確定滑動(dòng)變阻器的最小的最大阻值；
（6）①由表格找出燈泡額定電壓下對(duì)應(yīng)的電流，然后由電功率公式P=UI求出燈泡額定功率；
②當(dāng)燈泡兩端的電壓最小時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，
利用串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)和歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值即可得出滑動(dòng)變阻器的最小的最大阻值．

解答 解：（1）把電阻、滑動(dòng)變阻器串聯(lián)接入電路，電壓表并聯(lián)在電阻兩端，注意滑動(dòng)變阻器已接了右下角的接線柱，所以應(yīng)將其上面的一個(gè)接線柱接入電路中，如圖所示：

（2）滑動(dòng)變阻器串聯(lián)在電路中，閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)調(diào)到阻值最大處，即應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片P應(yīng)置于A端；
滑動(dòng)變阻器的滑片處與最大阻值處，目的是防止電路中電流過大，燒壞電路元件，從而可以起到保護(hù)電路的作用．
（3）由圖2可知，電壓表選擇的量程是0～3V，分度值是0.1V，所以電壓表的示數(shù)是2.5V．
（4）①由圖丙所示圖象可知，圖象是反比例函數(shù)圖象，由此可知：電壓一定時(shí)，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比．
②在換接電阻時(shí)，應(yīng)將開關(guān)斷開，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)調(diào)到阻值最大處，即應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片P應(yīng)置于A端；
由圖象知，當(dāng)R=5Ω時(shí)，電流表的示數(shù)I=0.5A，所以電阻兩端的電壓U=IR=0.5A×5Ω=2.5V，在整個(gè)過程中，R兩端的電壓保持2.5V不變；
換好定值電阻后，閉合開關(guān)，并向右移動(dòng)滑片，使電壓表的示數(shù)為2.5V．
（5）由圖丙可知，電路最小電流I=0.1A，此時(shí)電阻R=25Ω，
由I=$\frac{U}{R}$得，
電阻兩端電壓U_R=IR=0.1A×25Ω=2.5V，
此時(shí)滑動(dòng)變阻器兩端電壓U_滑=U-U_R=6V-2.5V=3.5V，
由I=$\frac{U}{R}$得，
滑動(dòng)變阻器阻值R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3.5V}{0.1A}$=35Ω．
（6）①由表格數(shù)據(jù)可知，當(dāng)小燈泡的額定電壓為U_額=2.5V，額定電流I_額=0.24A，
則小燈泡的額定功率是P_額=U_額I_額=2.5V×0.24A=0.6W．
②當(dāng)小燈泡兩端的電壓U_L=0.4V時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大，
此時(shí)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓U_滑=U-U_L=6V-0.4V=5.6V，
根據(jù)串聯(lián)電路中各處的電流都相等，即I_滑=I_L=0.08A，
所以滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{滑}}$=$\frac{5.6V}{0.08A}$=70Ω，
故應(yīng)該選取最大阻值不小于70Ω的滑動(dòng)變阻器．
故答案為：（1）見上圖；（2）A；保護(hù)電路；（3）2.5；
（4）①電壓一定時(shí)，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比；
②將滑動(dòng)變阻器的滑片移到A端，取下5Ω電阻；電壓表示數(shù)為2.5V；
（5）35；（6）①0.6；②70．

點(diǎn)評(píng) 此題是探究電流跟電阻的關(guān)系實(shí)驗(yàn)，需使電阻兩端的電壓不變，考查了對(duì)圖象的分析，同時(shí)涉及到了串聯(lián)電路電流、電壓的關(guān)系，及歐姆定律的變形應(yīng)用．分析圖象獲取信息和利用好控制變量法是解題的關(guān)鍵．