Question

【題目】小紅和同學們用“伏安法”測小燈泡正常發(fā)光時的電阻，小燈泡額定電壓為3.8V，電源電壓保持9V不變，滑動變阻器規(guī)格為“40Ω、1A”，連接電路如圖甲所示。

(1)如圖甲是小紅同學連接的實物電路圖。圖中只有一處連接錯誤，請在錯誤處畫“×”，并用筆畫線代替導線將電路連接正確_________________(注意不能與其它導線交叉)；

(2)改正錯誤后，閉合開關，過了一段時間，燈突然熄滅，電流表、電壓表示數(shù)均變?yōu)?/span>0，則產生的故障可能是_________________(只有燈泡或滑動變阻器發(fā)生故障)；

(3)排除故障后，調節(jié)滑動變阻器滑片，并繪制出了小燈泡的電流隨電壓變化的圖像如圖乙所示，則燈泡正常發(fā)光時的電阻為____________________Ω(保留一位小數(shù))。向右調節(jié)滑動變阻器滑片的過程中，小燈泡變化的阻值RL滑動變阻器變化的阻值______________R滑(選填“大于”、“小于”或“等于”)；

(4)小紅又找來10Ω、20Ω、40Ω定值電阻想要繼續(xù)探究“電流與電阻的關系”，只將10Ω的定值電阻代替小燈泡連入電路，調節(jié)滑動變阻器使定值電阻兩端電壓為U0=4V。接下來斷開開關，取下10Ω的定值電阻，換成20Ω的定值電阻，保持滑動變阻器滑片P位置不變，則閉合開關后，應將滑動變阻器的滑片向_________________(選填“左”或“右”)移動。在用40Ω的定值電阻替換20Ω的定值電阻時，他發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)始終不能調為U0。為完成四次探究，小紅設計了如下方案，你認為不可行的一項是_________；

A.如果只更換電源，則更換的電源電壓范圍是4～8V

B.如果只調整電壓表的示數(shù)，則應該控制電壓表示數(shù)U0的范圍為4.5～9V

C.如果只更換滑動變阻器，則更換的滑動變阻器最大阻值至少為50Ω，允許通過的最大電流至少為0.4A

D.如果只更換定值電阻，則更換的定值電阻阻值范圍是6.67～32Ω

(5)實驗結束后，小紅還想知道所用的滑動變阻器的最大值與銘牌標注是否一致，但是發(fā)現(xiàn)電源意外損壞了，于是他找來另一個未知電壓的電源(電壓恒定不變)，并設計了如圖丙所示的電路，請你將他的實驗步驟補充完整(已知定值電阻的阻值為R0)。

①將滑動變阻器滑片P移到最右端，閉合開關，記錄此時電流表示數(shù)為I1；

②再將滑動變阻器滑片P移到__________，記錄此時電流表示數(shù)為I2；

③滑動變阻器的最大阻值R滑動=__________(用測出的物理量和已知量的字母表示)。

Answer 1

【答案】 滑動變阻器斷路 12.7 小于 左 C 最左端

【解析】

(1)[1]電壓表測小燈泡兩端的電壓，所以電壓表應該和小燈泡并聯(lián)，如下圖：

(2)[2]若燈短路，電流表有示數(shù)，若燈斷路，電壓表有示數(shù)，但題意中電流表和電壓表均無示數(shù)，故假設不成立；若滑動變阻器短路，則電流表和電壓表均有示數(shù)不符合題意，則電路故障為滑動變阻器斷路。

(3)[3]由圖可知，當小燈泡正常發(fā)光時，電流是0.3A，小燈泡正常發(fā)光時的電阻為

[4]當小燈泡正常發(fā)光時，滑動變阻器的電阻為

由圖可知，當小燈泡的電壓為3V時，電流約為0.25A，此時小燈泡的電阻約為

滑動變阻器的電阻為

則燈的電阻的變化量為

滑動變阻器阻值變化量為

所以滑動變阻器阻值變化量大于小燈泡電阻的阻值變化量。

(4)[5]將定值電阻從10Ω換成20Ω，定值電阻阻值變大，為了保證定值電阻兩端電壓不變，滑動變阻器電阻也要變大，所以滑片應該向左移動。

[6]當定值電阻阻值最大時，滑動變阻器的阻值最大，此時電路中的電流為

所以可以小于0.4A，故C錯誤，C符合題意。

(4)[7]第二步，應該讓定值電阻和滑動變阻器的全部并聯(lián)并保證電壓還等于電源電壓，故應該將滑片移動到最左端。

[8]流過定值電阻的電流為

電源電壓為

滑動變阻器的最大阻值為