Question

10．探究通過導(dǎo)體的電流與電壓、電阻的關(guān)系實(shí)驗(yàn)．

（1）如圖甲所示，用筆畫線代替導(dǎo)線，將實(shí)驗(yàn)電路連接完整，使滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值最大；
（2）小明正確、規(guī)范完成連接后，閉合開關(guān)，將滑動(dòng)變阻器滑片從一端調(diào)節(jié)到另一端，并得到多組電流、電壓值（如表格），當(dāng)電流表示數(shù)為0.5A時(shí)電壓表示數(shù)如圖乙所示，其值為2.5V．根據(jù)表格數(shù)據(jù)分析可得出結(jié)論：在電阻一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比；

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	1	2	3	4	5
電壓U/V	1.0	1.5	2.0		3.0
電流I/A	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6

（3）小明進(jìn)一步分析表格中數(shù)據(jù)很快求出了電源電壓為3V，滑動(dòng)變阻器最大阻值為10Ω；
（4）小明將原電路中滑動(dòng)變阻器換成標(biāo)有“20Ω 2A”另一滑動(dòng)變阻器，繼續(xù)探究電流與電阻關(guān)系，實(shí)驗(yàn)中始終保持電壓表示數(shù)為2V，則所選用的定值電阻阻值不能超過40Ω；
（5）將圖甲電路中定值電阻換成額定電壓為2.5V的小燈泡，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)后畫出了燈泡的U-I圖象如圖丙所示，則該燈泡的額定功率為0.625W；若把這樣的兩只相同的燈泡串聯(lián)起來接到電壓為3V的電源兩端，則兩燈消耗的總功率為0.6W．

Answer 1

分析 （1）要使滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻最大，就要使電流走過的電阻絲的長度最長，由此入手得到答案；
（2）電壓表讀數(shù)時(shí)，首先要確定量程，認(rèn)清分度值，然后去讀數(shù)；根據(jù)控制變量法分析表中電流與電壓的變化關(guān)系即可得出結(jié)論；
（3）根據(jù)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為零可知電源電壓全部加在電阻兩端，結(jié)合表中數(shù)據(jù)可知電源電壓；然后利用串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)和歐姆定律的變形公式求出滑動(dòng)變阻器最大阻值；
（4）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，然后利用歐姆定律求出電路中的最小電流，進(jìn)而算出計(jì)算出所選用的定值電阻的最大電阻值；
（5）由圖象讀出額定電壓下對(duì)應(yīng)的電流值，利用P=UI求出小燈泡的額定功率；根據(jù)串聯(lián)分壓特點(diǎn)和圖象可知電路中的電流，然后根據(jù)P=UI求出兩燈消耗的總功率．

解答 解：（1）因?yàn)榛�片P位于滑動(dòng)變阻器的最右端，要使滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻最大，則需要連接左下角的接線柱，如下圖所示：

（2）由圖可知，電壓表選用的量程為0～3V，分度值為0.1V，由指針位置可知電壓表的示數(shù)為2.5V．
分析表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，導(dǎo)體的電阻不變，導(dǎo)體兩端電壓增大幾倍，相應(yīng)的電流增大幾倍，
可得出結(jié)論：在電阻一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流與電壓成正比．
（3）因?yàn)楫?dāng)滑片在左端時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為零，電路總電阻最小，電源電壓不變，
由歐姆定律可知，電路電流最大，則電流表和電壓表示數(shù)都為最大，
電阻兩端的電壓即為電源電壓，所以電源電壓為表格中最大的電壓值，即為3V；
當(dāng)滑片在右端時(shí)，滑動(dòng)變阻器和電阻串聯(lián)電路，電路總電阻最大，因電源電壓不變，
由歐姆定律可知，電路電流最小，則電流表和電壓表示數(shù)都為最�。�
由表格數(shù)據(jù)可知：I_最小=0.2A，U_最小=1V，
由串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)可得：U_滑=U-U_最小=3V-1V=2V，
由歐姆定律可得：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{最小}}$=$\frac{2V}{0.2A}$=10Ω．
（4）由題意可知，電阻R的最大阻值，此時(shí)電阻與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，
則滑動(dòng)變阻器的電壓：U_滑=U-U_定=3V-2V=1V，
電路中最小電流：I_最小′=$\frac{{U}_{滑}}{{R}_{滑}}$=$\frac{1V}{20Ω}$=0.05A，
此時(shí)所選用的定值電阻最大阻值：
R_最大=$\frac{{U}_{定}}{{I}_{最小}^{′}}$=$\frac{2V}{0.05A}$=40Ω，
故所選用的定值電阻阻值不能超過40Ω．
（5）由圖象可知電壓為2.5V時(shí)，通過燈泡的電流為0.25A，
則該燈泡的額定功率：P=UI=2.5V×0.25A=0.625W；
當(dāng)兩個(gè)同樣燈泡串聯(lián)時(shí)接到電壓為3V的電源兩端，每個(gè)燈泡電壓為1.5V，
由圖象可知電壓為1.5V時(shí)，通過燈泡的電流為0.2A，
則兩燈消耗的總功率：P=UI=3V×0.2A=0.6W．
故答案為：（1）如上圖所示；
（2）2.5；在電阻一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比；
（3）3；10；
（4）40；
（5）0.625；0.6．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了連接實(shí)物電路圖、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析、電壓表讀數(shù)、滑動(dòng)變阻器的使用、電阻及電功率的計(jì)算等問題，所涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，綜合性強(qiáng)，是中考電學(xué)實(shí)驗(yàn)中較為重要的實(shí)驗(yàn)，一定要掌握；對(duì)電表讀數(shù)時(shí)，要先確定量程與分度值．