Question

7．甲、乙兩小組探究“電流與電壓和電阻的關(guān)系”，老師提供的實驗器材有：電源（電壓恒為4.5V），電流表、電壓表各一個，開關(guān)一個，定值電阻四個（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω），滑動變阻器兩只（規(guī)格分別為“20Ω  2A”、“50Ω  1A”），小燈泡一只（額定電壓3.8V），導(dǎo)線若干．

（1）甲小組探究“電流與電壓的關(guān)系”：
①請你根據(jù)圖甲的電路圖用筆畫線代替導(dǎo)線將圖乙中的實物電路連接完整．
②他們將5Ω的電阻接入電路，檢查無誤后閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電壓表無示數(shù)，電流表有示數(shù)，造成這一現(xiàn)象的原因可能是定值電阻短路（寫出一條即可）．
③排除故障后進行試驗得到的數(shù)據(jù)如表，由此可得到的實驗結(jié)論是電阻一定時，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端電壓成正比．

電壓U/V	1.0	1.5	3.0
電流I/A	0.2	0.3	0.6

（2）乙小組探究“電流與電阻的關(guān)系”：
①將5Ω的電阻接入電路，檢查無誤后閉合開關(guān)，移動滑片，使電壓表的示數(shù)為1.5V，并記下相應(yīng)的電流值．再用10Ω的電阻替換5Ω的電阻，此時滑片應(yīng)向左（填“左”或“右”）端移動，移動滑動變阻器的目的是保持定值電阻兩端電壓一定．
②為了完成用四個定值電阻進行試驗，應(yīng)選擇滑動變阻器的規(guī)格是50Ω 1A．
③他們用小燈泡替換定值電阻，移動滑片，使小燈泡正常發(fā)光，電流表示數(shù)如圖丙所示，則小燈泡的額定功率是1.14W．

Answer 1

分析 （1）①由電路圖可知，電壓表與電阻R并聯(lián)，然后根據(jù)電流從正接線流入，負接線柱流出將電流表接入電路中；
②電流表有示數(shù)，表明電流表所在電路接通；電壓表無示數(shù)表明電阻短路，或電壓表斷路，或電壓表短路；
③電阻一定時，導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比；
（2）①當將電阻由5Ω更換為10Ω后，定值電阻阻值變大，定值電阻分壓變大，滑動變阻器分壓變小，為保證電阻兩端電壓不變，應(yīng)移動滑動變阻器滑片，使滑動變阻器接入電路的阻值變大，使定值電阻兩端電壓保持1.5V不變．
②滑動變阻器最大阻值太小，滑動變阻器的最大分壓太小，定值電阻不能達到1.5V，為使實驗?zāi)苷�常進行，可以更換最大阻值大的滑動變阻器或使定值電阻兩端電壓變大．
③確定電流表選擇的量程和最小分度值，讀出示數(shù)，根據(jù)P=UI計算出額電功率．

解答 解：（1）①定值電阻與滑動變阻器、電流表串聯(lián)接入電路；電壓表與電阻并聯(lián)，電流從“+”接線柱流入，從“-”接線柱流出；如圖所示：

②電流表有示數(shù)，表明電路接通；電壓表無示數(shù)表明定值電阻短路，電壓表相當與和一段導(dǎo)線并聯(lián)，故無示數(shù)；或者電壓表斷路（或電壓表短路）；
③分析數(shù)據(jù)可得出結(jié)論：電阻一定時，導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比；
（2）①定值電阻由5Ω更換為10Ω后，定值電阻分壓變大，大于原來的電壓，為保持定值電阻兩端電壓不變，由電路圖可知，應(yīng)向左移動滑動變阻器滑片，增大滑動變阻器接入電路的阻值，增大滑動變阻器的分壓，使定值電阻兩端電壓減小到原來的1.5V，保持定值電阻兩端電壓一定．
②實驗中，當定值電阻是20Ω時，流過電路的電流I=$\frac{U}{I}$=$\frac{1.5V}{20Ω}$=0.075A，
滑動變阻器接入電路的阻值應(yīng)為R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{4.5V-1.5V}{0.075A}$=40Ω＞20Ω，
為使實驗?zāi)茼樌�進行，可以更換最大阻值較大的滑動變阻器，使用規(guī)格為“50Ω 1A”的滑動變阻器，使定值電阻兩端的電壓變小，等于1.5V；
③電流表選擇0～0.6A量程，最小分度值為0.02A，示數(shù)為0.3A，
小燈泡的額電功率P=UI=3.8V×0.3A=1.14W．
故答案為：（1）①見上圖；
②定值電阻短路（或電壓表短路、電壓表斷路）；
③電阻一定時，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端電壓成正比；
（2）①左；保持定值電阻兩端電壓一定（或保持電壓表示數(shù)不變）；
②50Ω；1A；
③1.14．

點評 本題考查了連接電路圖、滑動變阻器的調(diào)節(jié)、實驗方案的改進等問題，實驗中應(yīng)用了控制變量法，解題時注意該方法的應(yīng)用．第（3）小題是本題的難點，知道實驗過程中應(yīng)控制定值電阻兩端的電壓不變，分析清楚電路結(jié)構(gòu)、認真分析實驗數(shù)據(jù)是正確解題的基礎(chǔ)與關(guān)鍵．