Question

13．某小組同學(xué)用圖甲的電路圖探究歐姆定律，實(shí)驗(yàn)中他們所用的定值電阻分別是5Ω、10Ω、20Ω，電源電壓為3V不變．

（1）如圖甲所示，是小華所連接的不完整實(shí)驗(yàn)電路，請(qǐng)你補(bǔ)充完整．
（2）閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P，發(fā)現(xiàn)電壓表、電流表均無(wú)示數(shù)，原因可能是下列中的哪一種：D（只填選項(xiàng)）
A．定值電阻斷路B．電壓表斷路C．電流表短路   D．滑動(dòng)變阻器斷路
（3）在探究“導(dǎo)體中的電流跟電阻的關(guān)系”時(shí)，小華將5Ω的電阻接入電路，電壓表如圖乙所示．后把定值電阻由5Ω換成10Ω，閉合開(kāi)關(guān)后，下一步的操作是：將變阻器的滑片P向右（填“左”或“右”）移動(dòng)直至電壓表示數(shù)為2V． 若要完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)，選擇的滑動(dòng)變阻器的最大阻值至少為10Ω．
（4）上述探究結(jié)束后，該組同學(xué)選擇原來(lái)的電源和兩只燈泡L₁“2.5V 0.3A”和L₂“3.8V 0.3A”，設(shè)計(jì)的電路如圖丙所示，探究“電功率跟電流、電壓的關(guān)系”．
①此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是為了探究電功率與電壓的關(guān)系，通過(guò)燈泡亮度判斷來(lái)電功率的大小．
②為了探究電功率與電流的關(guān)系，小明認(rèn)為，利用圖丙電路只要通過(guò)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器，改變電流觀察燈L₁或L₂亮度的變化，即可得出結(jié)論．請(qǐng)說(shuō)出小明同學(xué)的方案是否合理？并說(shuō)出你的理由．不合理，通過(guò)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，改變電流觀察燈L₁或L₂亮度的變化時(shí)，電壓與電流同時(shí)在改變，未控制電壓一定，．

Answer 1

分析 （1）求出電路中的最大電流確定電流表的量程，把電流表、電阻串聯(lián)接入電路，完成電路連接；
（2）根據(jù)電路故障現(xiàn)象分析電路故障原因；
（3）探究電流與電阻的關(guān)系應(yīng)控制電阻兩端電壓不變，應(yīng)用串聯(lián)電路特點(diǎn)與歐姆定律，求出滑動(dòng)變阻器接入電路的最大阻值至少為多少；
（4）燈泡亮度由燈泡實(shí)際功率決定，燈泡實(shí)際功率越大，燈泡越亮；探究功率與電流的關(guān)系，應(yīng)控制電壓相等而電流不同．

解答 解：（1）因電源電壓為3V，電路中最大電流為I=$\frac{U}{R}=\frac{3V}{5Ω}$=0.6A，故電流表選用0～0.6A量程，把電流表與電阻串聯(lián)接入電路，實(shí)物圖如下圖所示：

（2）如果滑動(dòng)變阻器斷路，全電路斷路，燈泡不亮，電流表與電壓表都沒(méi)有示數(shù)，故選D．
（3）電壓表量程為0～3V，由圖示電壓表可知，其分度值為0.1V，示數(shù)為2V；
在探究“導(dǎo)體中的電流跟電阻的關(guān)系”時(shí)，應(yīng)控制電阻兩端電壓不變，把定值電阻由5Ω換成10Ω，閉合開(kāi)關(guān)后，根據(jù)分壓原理，定值電阻兩端電壓變大，為保持電阻兩端電壓不變，應(yīng)增大滑動(dòng)變阻器分壓，應(yīng)將變阻器的滑片P向右移動(dòng)直至電壓表示數(shù)為2V為止；
電源電壓為3V，定值電阻兩端電壓為2V，則滑動(dòng)變阻器兩端電壓為3V-2V=1V，滑動(dòng)變阻器兩端電壓是電阻兩端電壓是的$\frac{1V}{2V}=\frac{1}{2}$倍，根據(jù)分壓原理，滑動(dòng)變阻器接入電路阻值是定電阻阻值是的$\frac{1}{2}$，電阻最大阻值為20Ω，要完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為$\frac{1}{2}$×20Ω=10Ω，即要完成實(shí)驗(yàn)，選擇的滑動(dòng)變阻器的最大阻值至少為10Ω；
（4）上述探究結(jié)束后，該組同學(xué)選擇原來(lái)的電源和兩只燈泡L₁“2.5V 0.3A”和L₂“3.8V 0.3A”，設(shè)計(jì)的電路如圖丙所示，探究“電功率跟電流、電壓的關(guān)系”；
①燈泡亮度由燈泡實(shí)際功率決定，燈泡實(shí)際功率越大，燈泡越亮，可以根據(jù)燈泡亮度比較燈泡電功率的大��；
②探究電功率與電流的關(guān)系，應(yīng)控制燈泡兩端電壓相等而電流不同，利用圖丙電路通過(guò)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器，改變電流觀察燈L₁或L₂亮度的變化時(shí)，電壓與電流同時(shí)在改變，未控制電壓一定，小明的方案不可行．
故答案為：（1）如上圖所示；
（2）D；
（3）右； 2；10；
（4）燈泡亮度；不合理，通過(guò)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，改變電流觀察燈L₁或L₂亮度的變化時(shí)，電壓與電流同時(shí)在改變，未控制電壓一定．

點(diǎn)評(píng) 本題探究歐姆定律，考查電路的連接、故障的分析、操作的過(guò)程、對(duì)器材 的要求、控制變量法的運(yùn)用及探究電功率與電壓、電壓的關(guān)系，綜合性較強(qiáng)．