Question

【題目】小明在實(shí)驗(yàn)室探究電學(xué)實(shí)驗(yàn)，有如下器材：電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、電源（電壓恒為4.5V）、定值電阻R（分別為5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω）、小燈泡（額定電壓為2.5V）、導(dǎo)線若干；

（1）在探究“電流與電阻的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中：

①小明設(shè)計(jì)了如圖甲所示電路，請(qǐng)你幫他將圖乙所示的實(shí)物圖連接完整；

（________）

②閉合開關(guān)前，要將滑動(dòng)變阻器滑片移至___（選填“A”或“B”）端；電路中滑動(dòng)變阻器起到____和__的作用；

③閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)無(wú)論如何移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，電流表有示數(shù)，電壓表示數(shù)為零，此時(shí)電路出現(xiàn)的故障可能是 ________；

④小明排除故障后繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，先將5Ω的電阻接入電路，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，直到電壓表示數(shù)為2.5V，記下電流表示數(shù)；斷開開關(guān)，把5歐電阻換為10歐的電阻，再閉合開關(guān)，應(yīng)向______（選填“A”或“B”）端移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，才能使電壓表示數(shù)仍為2.5V，同時(shí)再記下電流表的示數(shù)；

⑤為確保所給的5個(gè)定值電阻接入電路后都能正常進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，那么，應(yīng)該選取最大阻值不小于______Ω的滑動(dòng)變阻器；

（2）完成以上實(shí)驗(yàn)后，小明將定值電阻換成小燈泡，想要測(cè)量它的電阻。在不損壞小燈泡的情況下，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，記錄多組小燈泡兩端的電壓值及對(duì)應(yīng)的電流值，根據(jù)這些數(shù)據(jù)繪制出了小燈泡的“I﹣U”關(guān)系圖象（如圖丙所示）。分析圖象可知，小燈泡正常工作（即在2.5V電壓下工作）時(shí)燈絲電阻為______Ω；從圖象還可以看出，小燈泡燈絲的電阻是_______（選填“變化”或“不變”）的，造成這一現(xiàn)象的原因是燈絲電阻隨 _______升高而增大。

Answer 1

【答案】 A 保護(hù)電路元件安全 保持電阻兩端電壓不變 定值電阻R短路 A 20 10 變化 溫度

【解析】

(1)①[1]根據(jù)圖甲連接實(shí)物，注意各元件順序與電路圖一一對(duì)應(yīng)，電壓表與電阻并聯(lián)，且正進(jìn)負(fù)出，如下所示：

；

②[2]閉合開關(guān)前，為保護(hù)電路，要將滑動(dòng)變阻器滑片移至阻值最大處，即A端；

[3][4]為了探究“電流與電阻的關(guān)系”的關(guān)系，需要控制電阻兩端的電壓不變，故電路中滑動(dòng)變阻器除起到保護(hù)電路元件安全的作用外，還有保持電阻兩端電壓不變的作用；

③[5]閉合開關(guān)S，無(wú)論如何移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P，電流表有示數(shù)，說明電路不可能是斷路，可能是短路，電壓表示數(shù)為零，說明電壓表并聯(lián)的支路短路了；即定值電阻R短路了；

④[6]小明先將的電阻接入，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，直到電壓表示數(shù)為2.5V，記下電流表示數(shù)；接著在滑動(dòng)變阻器的滑片位置不變，把R換為10Ω的電阻時(shí)，電阻變大，電壓表示數(shù)變大，為保持電壓表示數(shù)不變，要增大滑動(dòng)變阻器的電壓，故應(yīng)向A端移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P，才能使電壓表示數(shù)為2.5V，同時(shí)記下電流表的示數(shù)；

⑤[7]由題意知，電阻兩端的電壓始終保持2.5V不變：根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，滑動(dòng)變阻器分得的電壓：

；

滑動(dòng)變阻器分得的電壓為電壓表示數(shù)的倍數(shù)是：

；

根據(jù)分壓原理，當(dāng)接入25Ω電阻時(shí)，變阻器連入電路中的電阻為：

；

故為了完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)，應(yīng)該選取最大阻值至少20Ω的滑動(dòng)變阻器；

(2)[8]由圖丙可知，小燈泡額定電壓為2.5V時(shí)，電流為0.25A，此時(shí)的電阻大小是：

；

[9]由圖丙知，當(dāng)電壓分別為0.5V、1.5V、2.5V時(shí)，對(duì)應(yīng)的電流大小分別為0.1A、0.2A、0.25A，根據(jù)分別求出對(duì)應(yīng)的電阻大小為：

；

；

；

可知小燈泡燈絲的電阻隨電壓的增大逐漸而變大；

[10]當(dāng)電壓增大時(shí)，通過的電流也相應(yīng)增大，根據(jù)，燈的電功率也逐漸增大，燈絲的溫度逐漸升高，由于燈絲電阻隨溫度的升高而增大，所以小燈泡燈絲的電阻隨溫度的升高逐漸變大。