Question

2．（在探究電流與電阻關(guān)系的實驗中，提供的實驗器材有：三只阻值分別為5Ω、10Ω、20Ω的定值電阻、電源（電壓6V且保持不變）、電流表、電壓表、滑動變阻器、開關(guān)各一個，導(dǎo)線若干．

（1）請用筆畫線代替導(dǎo)線，在圖甲中把電路連接完整，且連線時導(dǎo)線不能交叉．
（2）實驗中將10Ω電阻換成20Ω電阻后，應(yīng)將滑動變阻器的滑片P向左（選填“左”或“右”）端移動．正確操作后，記下電流表的示數(shù)，得到電流I隨電阻R變化的圖象如圖乙所示，由圖象可得出的結(jié)論是在電壓不變的情況下，電流與電阻成反比．
（3）若電流表損壞，請你利用余下實驗器材，測量一個額定電壓為2.5V燈泡的額定功率，并把如下實驗步驟補充完整．
①在原實驗電路中，斷開開關(guān)S，拆去電流表，用小燈泡替換定值電阻R₀，重新連接好電路，并移動滑片P至最B（選填“左”或“右”）端．
②閉合開關(guān)S，移動滑片P，直至電壓表的示數(shù)為2.5V時，小燈泡正常發(fā)光．
③保持滑片P的位置不變，斷開開關(guān)S，用定值電阻R₀代替小燈泡；閉合開關(guān)S，讀出電壓表的示數(shù)U．
④小燈泡的額定功率的表達式P_額=$\frac{1W×U}{4.5V-U}$．（用R₀和U表示）

Answer 1

分析 （1）滑動變阻器應(yīng)串聯(lián)接入電路中，采用一上一下的接法；
（2）如果將5Ω的電阻換成10Ω的電阻后，運用控制變量法可知，研究電流與電阻的關(guān)系，需控制電壓為定值；根據(jù)圖象得出結(jié)論．
（3）根據(jù)題意完成實驗步驟，用定值電阻替代燈泡，然后應(yīng)用串聯(lián)電路特點、歐姆定律計算滑動變阻器此時連入的阻值，再根據(jù)電功率公式分析答題．

解答 解：（1）滑動變阻器應(yīng)串聯(lián)接入電路中，采用一上一下的接法，如圖：
；
（2）如果將10Ω的電阻換成20Ω的電阻后，電路中的電阻變大，根據(jù)串分壓的知識可知電壓表的示數(shù)會變大，此時應(yīng)增大滑動變阻器的阻值，將滑片向左端滑動，保持定值電阻兩端的電壓不變；
由圖可知，在電壓不變的情況下，電流與電阻成反比；
（3）））①斷開開關(guān)S，拆去電流表，用小燈泡替換定值電阻，重新連接好電路，并移動滑片P至最大值B端；
②閉合開關(guān)S，移動滑片P，直至電壓表的示數(shù)為燈泡額定電壓2.5V時，小燈泡正常發(fā)光；
③保持滑片P的位置不變，斷開開關(guān)，用定值電阻替換小燈泡，閉合開關(guān)，讀出電壓表的示數(shù)U；
④由圖丙所示圖象可知，當(dāng)定值電阻兩端電壓為2V時，通過的電流為0.4A，所以定值定值阻值：R=$\frac{2V}{0.4A}$=5Ω，
則定值電阻替代燈泡后，電路中電流I=$\frac{U}{5Ω}$，
滑動變阻器接入電路的阻值：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{4.5V-U}{\frac{U}{5Ω}}$，
燈泡正常發(fā)光時電流中電流：I_額=I_滑=$\frac{4.5V-2.5V}{{R}_{滑}}$=$\frac{\frac{2V}{4.5V-U}}{\frac{U}{5Ω}}$=$\frac{2V×U}{（4.5V-U）×5Ω}$，
小燈泡的額定功率的表達式P_額=U_LI=2.5$\frac{2V×U}{（4.5V-U）×5Ω}$=$\frac{1W×U}{4.5V-U}$．
故答案為：（1）如圖；（2）左；在電壓不變的情況下，電流與電阻成反比；（3））①B；②2.5；③$\frac{1W×U}{4.5V-U}$．

點評 本題考查了連接實物電路圖、實驗注意事項、實驗數(shù)據(jù)處理等，；難點是第（3）問，要能根據(jù)串聯(lián)電路特點，靈活運用歐姆定律計算出燈泡正常發(fā)光的電流是關(guān)鍵．