Question

15．（1）為探究導體中的電流與電阻的關系，實驗室提供 的器材有：電壓為6V的電源、電流表、電壓表、五個定值電阻（阻值分別為8Ω、12Ω、18Ω、24Ω、30Ω）、滑動變阻器（1A　30Ω）、開關、導線若干．
①小華選用8Ω的定值電阻，根據(jù)甲圖連接實物，將滑動變阻器的滑片移至最左端，閉合開關發(fā)現(xiàn)，電壓表的指針偏轉超過其量程，電流表示數(shù)不為零，則以下操作中，最合理的操作是D．
A．立即將滑動變阻器的滑片移至最右端
B．斷開開關，將電壓表接入電路的量程改為15V
C．斷開開關，檢查定值電阻是否發(fā)生斷路
D．斷開開關，檢查滑動變阻器是否發(fā)生短路
②排除故障后，小華調節(jié)滑動變阻器，使電壓表的示數(shù)如圖乙所示，其值為2.4V，記下此時對應的電流；將定值電阻阻值換為12Ω時，則應將滑動變阻器的滑片向左（“左”、“右”）移動，使電壓表保持圖乙的值不變，才能完成第二組數(shù)據(jù)的測量．
③測量第三組數(shù)據(jù)時，小華換用阻值為30Ω的定值電阻，無論怎樣移動滑片，無法完成實驗，因為電壓表示數(shù)總比圖乙的示數(shù)大（“大”、“小”）．通過分析計算，小華認為若用現(xiàn)有的方案和器材完成實驗，接入的定值電阻阻值不得大于20Ω
（2）在“測量小燈泡電功率的實驗”中，小燈泡的額定電壓為3.8V，電阻大約為10Ω，電源電壓為6V且保持不變，電流表一塊（“0-3A”，“0-0.6A”），導線若干，實驗中小東發(fā)現(xiàn)電壓表的0-15V量程損壞，但0-3V的量程還可使用．
①在下方方框內畫出所連實物的電路圖．

②實驗中有兩個可供選擇的滑動變阻器，分別為“5Ω　1A”和“10Ω　　1A”，為了能順利完成實驗，應選擇10Ω　　1A合適．
③實驗中小東測出了如下表的三組實驗數(shù)據(jù)，請你幫助計算出小燈泡的額定電功率1.52W．并填入表格內．

實驗次數(shù)	電壓表示數(shù)	電流表示數(shù)	燈泡亮度變化	燈泡額定功率
1	3V	0.30A	↓逐漸變亮
2	2.2V	0.40A
3	1.5V	0.43A

從本次的實驗數(shù)據(jù)及現(xiàn)象分析，還能得出的結論有：（寫出一條）小燈泡的功率越大，小燈泡越亮 （或小燈泡電阻隨溫度升高而增大）．

Answer 1

分析 （1）①電流表示數(shù)不為零，說明電路中無斷路現(xiàn)象，電壓表的指針偏轉超過其量程，說明電阻兩端的電壓太大，據(jù)此進行分析；
②定電壓表的量程和分度值，讀出電壓表的示數(shù)，換用大電阻時，根據(jù)分壓原理，判斷出滑動變阻器滑片移動的方向；
③計算當電阻為30Ω時，電壓表示數(shù)為2.4V，計算出滑動變阻器的最大阻值的最小值，便可得出結論；
根據(jù)分壓原理求定值的最大值
（2）①根據(jù)變阻器分得的電壓，確定電壓表的連接方式，從而畫出電路圖；
②根據(jù)分壓原理確定選用的變阻器規(guī)格；
③根據(jù)額定電壓下的功率為額定功率，由P_額=U_額I計算；從電阻的大小或燈的亮度來回答．

解答 解：
（1）①將滑動變阻器的滑片移至最左端，此時滑動變阻器接入電路的阻值最大，閉合開關時發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)不為零，則電路中未發(fā)生斷路，滑動變阻的最大阻值為30Ω，小華選用8Ω的定值電阻；
根據(jù)分壓原理，正常情況下，電壓表的示數(shù)為U_R=$\frac{R}{R+{R}_{滑大}}•U$=$\frac{8}{8+30}$×6V=1.26V，而電壓表示數(shù)超過3V，說明變阻器有可能短路，沒有起到分壓的作用．
A、立即將滑動變阻器的滑片移至最右端，電壓表數(shù)示數(shù)為電源電壓，A項錯誤；
B、斷開開關，將電壓表接入電路的量程改為15V，不能從根據(jù)本上解決問題，B項錯誤；
C、根據(jù)前面分析可知，電路中未發(fā)生斷路，C項錯誤；
D、電壓表示數(shù)超過3V，說明變阻器有可能短路，沒有分壓的作用，故D項正確；
②由圖乙知，電壓表的量程為0～3V，分度值為0.1V，示數(shù)為2.4V；當將8Ω的電阻換為12Ω時，根據(jù)分壓原理可知，電阻變大，電阻兩端的電壓增大，為保持電壓表的示數(shù)不變，變阻器應分去更多的電壓，則應增大滑動變阻器的阻值，將滑片向左移動；
③由題意知，當換用30Ω的電阻時，要保持電阻兩端的電壓2.4V不變，滑動變阻器兩端的電壓應為U_滑=6V-2.4V=3.6V，根據(jù)分壓原理$\frac{{U}_{變}}{{U}_{R}}$=$\frac{{R}_{變小}}{R}$，變阻器的最小阻值R_變小=$\frac{3.6V}{2.4V}$×30Ω=45Ω＞30Ω，所以，現(xiàn)在使用的變阻器即使全部電阻連入電路，也不能分去3.6V的電壓，所以，電壓表示數(shù)總比圖乙的示數(shù)大；
當滑動變阻器的阻值最大為30Ω時，根據(jù)分壓原理$\frac{{U}_{變}}{{U}_{R}}=\frac{{R}_{變}}{R}$可得，
定值電阻R的最大值：R=$\frac{{U}_{R}}{{U}_{變}}$×R_變=$\frac{2.4}{3.6}$×30Ω=20Ω，即接入的定值電阻阻值不得大于20Ω；
（2）①因電源電壓為6V，小燈泡的額定電壓為3.8V，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的特點，變阻器要分去的電壓為6V-3.8V=2.2V＜3V，故可將電壓表并聯(lián)在變阻器的兩端，當電壓表示數(shù)為2.2V時，燈一定正常發(fā)光；如圖所示；

②當燈正常發(fā)光時，變阻器應分去6V-3.8V=2.2V的電壓，根據(jù)分壓原理$\frac{{R}_{燈}}{{R′}_{變}}$=$\frac{{U}_{燈}}{{U′}_{變}}$，所以，變阻器的最小阻值R′_變=$\frac{{U′}_{變}}{{U}_{燈}}$×R_燈=$\frac{2.2}{3.8}$×10Ω=5.79Ω，為了能順利完成實驗，應選擇“10Ω1A“的變阻器；
③當電壓表示數(shù)為2.2V時，燈的電壓為3.8V正常發(fā)光，對應的電流為I=0.40A，
燈的額定電功率P_額=U_額I=3.8V×0.40A=1.52W．
從本次的實驗數(shù)據(jù)及現(xiàn)象分析，還能得出的結論有：小燈泡的功率越大，小燈泡越亮 （或小燈泡電阻隨溫度升高而增大）．
故答案為：（1）①D；   ②2.4；  左； ③大； 20；
（2）①如上圖所示；②10Ω1A；③1.52；  小燈泡的功率越大，小燈泡越亮 （或小燈泡電阻隨溫度升高而增大）．

點評 本題 探究導體中的電流與電阻的關系、測量小燈泡電功率的實驗，考查器材的選擇、對異�，F(xiàn)象的分析、實驗操作的過程、設計實驗方案的能力、根據(jù)數(shù)據(jù)歸納得出結論的能力，綜合性較強．