Question

15．在探究“通過定值電阻的電流與其兩端電壓關系”的實驗過程中，小輝連接了如圖1所 示的部分實驗電路．其中電源為三節(jié)新干電池，定值電阻R為10Ω．

（1）請你在圖1中，用筆畫線代替導線把圖中的電路連接完整，并在圖2虛線框內(nèi)畫出相應的電路圖（要求：連接實物圖時，滑動變阻器的滑片向右滑動電壓表示數(shù)變�。�；
（2）連接電路時，電路中各元件良好，某實驗小組的同學在連接好最后一根線后，發(fā)現(xiàn)電流表、電壓表指針均發(fā)生偏轉(zhuǎn)，且示數(shù)較大，其原因可能是
①連接電路時開關未斷開；②滑動變阻器的滑片沒有滑到阻值最大處；
（3）實驗中，小輝需要按計劃測量定值電阻R兩端電壓分別為1V、2V和3V時所對應的電流值，他選擇的滑動變阻器的最大阻值應不小于35Ω；
（4）經(jīng)過實驗，最后小輝畫出了 I與U的關系圖象，如圖3所示．由圖象可以得出的結(jié)論是：電阻不變時，通過導體的電流與其兩端電壓成正比．
（5）實驗中小輝還想用這個電路測量小燈泡的額定功率，于是他將電阻R換成一只額定電壓是 2.5V的小燈泡，閉合開關S后，調(diào)節(jié)滑動變阻器，當電壓表的示數(shù)為2.5V時，電流表示數(shù)如圖4所示，電流大小為0.3A，則小燈泡的額定電功率為0.75W．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電路圖連接實物圖，連接滑動變阻器時，要“一上一下”的原則，當滑動變阻器的滑片向右移動時電壓表示數(shù)變小說明接入電路的電阻變小，即左下方接線柱必須接入電路中．采用“電流流向法”畫出電路圖；
（2）為保護電路，在閉合開關前，應將滑動變阻器的滑片移至最大阻值處；根據(jù)實驗現(xiàn)象與實驗注意事項分析答題．
（3）滑動變阻器與電阻R₁串聯(lián)，電源電壓一定，由串聯(lián)電路特點知，滑動變阻器電壓越大，電阻兩端電壓越小，電壓表示數(shù)越��；使R兩端電壓達到1V時滑動變阻器連入電路的阻值最大，由歐姆定律及串聯(lián)電路特點求出滑動變阻器全部接入電路時滑動變阻器最大阻值．
（4）根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)得出實驗結(jié)論．
（5）由圖示電流表讀出其示數(shù)，然后由P=UI求出燈泡功率．

解答 解：（1）電壓表并聯(lián)在定值電阻的兩端，由于滑動變阻器的滑片向右移動時電壓表示數(shù)變小，根據(jù)I=$\frac{U}{R}$可知電路中的電流變小，則說明接入電路的電阻變大，即左下方接線柱必須接入電路中．如圖：

采用“電流流向法”，電路圖如下：

（2）連接好最后一根導線后，發(fā)現(xiàn)電流表指針立即發(fā)生偏轉(zhuǎn)，且示數(shù)較大，說明電路是通路，且電路中的電流比較大，若電路中的各元件良好，且連線正確，則操作不當之處：①連接電路時沒有斷開開關；②滑動變阻器的滑片沒有置于阻值最大處；
（3）由題意知，電源為三節(jié)新干電池則電源電壓為1.5V×3=4.5V，定值電阻R兩端電壓為1V時滑動變阻器的最大阻值，則此時電路中的電流為I=$\frac{{U}_{1}}{R}$=$\frac{1V}{10Ω}$=0.1A，
根據(jù)串聯(lián)電路的總電壓等于各電阻兩端的電壓之和可得：
U_滑=U-U₁=4.5V-1V=3.5V，
則由I=$\frac{U}{R}$得：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3.5V}{0.1A}$=35Ω；
（4）由圖象可知：I-U圖象是一條正比例函數(shù)圖象，所以可以得結(jié)論是：電阻不變時，通過導體的電流與其兩端電壓成正比；
（5）由圖示電流表可知，其量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.3A，
燈泡額定功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75W．
故答案為：（（1）如上圖； （2）①連接電路時開關未斷開； ②滑動變阻器的滑片沒有滑到阻值最大處；
（3）35；（4）電阻不變時，通過導體的電流與其兩端電壓成正比；（5）0.3； 0.75．

點評 本題是一道電學綜合實驗題，涉及的知識點較多，是實驗的�？紗栴}，一定要掌握；本實驗應用控制變量法，探究電流與電壓關系實驗，要保持電阻阻值不變，這是解題的關鍵．