Question

5．小宇和同學們在“探究電流與電阻關系”的實驗中，所用的器材有：三節(jié)新干電池，“5Ω、10Ω、15Ω、20Ω”的電阻各一個，滑動變阻器一個，電流表使用0～0.6A的量程，電壓表使用0～3V的量程，開關和導線若干．請你和他一起完成下列實驗：

（1）小宇在連接實物電路的過程中，開關要斷開；
（2）小宇連成如圖甲所示的電路，他剛要閉合開關，同組的小紅提醒他，實物連接有一處錯誤，請在錯誤的導線上畫“×”，并畫出正確的連線；
（3）在實驗過程中，控制定值電阻兩端的電壓為2V不變，當小宇用20Ω的定值電阻替換了15Ω的定值電阻后，繼續(xù)進行實驗，無論怎樣移動滑動變阻器的滑片，電壓表的示數(shù)都無法降低到2V，原因是滑動變阻器的最大阻值太�。�
（4）小宇在實驗時，用額定電壓為“2.5V”的小燈泡L₁替換定值電阻，想測量L₁的額定功率，可是不慎電壓表掉在地上摔壞了，老師又給他提供了一個標有“2.5V  1.25W”的小燈泡L₂和兩個開關S₁、S₂，讓他設計測量方案，他靈機一動，設計了如圖乙所示的電路圖，同樣完成了實驗，請你將下列實驗過程補充完整；
①閉合開關S、S₂，斷開S₁（填S、S₁、S₂的通斷情況），調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使電流表示數(shù)為0.5A；
②閉合開關S、S₁，斷開S₂（填S、S₁、S₂的通斷情況），保持滑動變阻器的滑片位置不變，記錄電流表的示數(shù)為I；
③小燈泡L₁額定功率的表達式P_額=2.5V×（I-0.5A）．

Answer 1

分析 （1）為防止電路中電流過大，燒壞電路元件，連接電路圖時開關應斷開；
（2）實驗中，電壓表應與電阻并聯(lián)，滑動變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中；
（3）根據(jù)串聯(lián)電路中電阻越大分得的電壓越大，分析電壓表的示數(shù)無法降低到2V的原因；
（4）由電路圖可知，開關S、S₂閉合，斷開S₁時，兩燈泡并聯(lián)后與滑動變阻器串聯(lián)，電流表測L₂的電流，調(diào)節(jié)滑動變阻器使通過燈泡L₂的電流等于額定電流時并聯(lián)部分的電壓為2.5V；保持滑片的位置不變，閉合開關S、S₁閉合，斷開S₂時，兩燈泡扔并聯(lián)，電流表測干路電流，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點求出通過L₁的電流，根據(jù)P=UI求出燈泡L₁額定功率．

解答 解：（1）為保護電路，連接電路圖時開關應斷開；
（2）由圖2可知，電壓表沒有只測電阻兩端的電壓，且滑動變阻器連接錯誤，正確的如下圖所示：

（3）因串聯(lián)電路中，電阻越大分得的電壓越大，所以電壓表的示數(shù)無法降低到2V的原因是滑動變阻器的最大阻值太小；
（4）由電路圖可知，
①當開關S、S₂閉合，斷開S₁時，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使電流表示數(shù)I₁=$\frac{{P}_{1}}{{U}_{1}}$=$\frac{1，.25W}{2.5V}$=0.5A，此時并聯(lián)部分的電壓為2.5V；
②保持滑片的位置不變，閉合開關S、S₁，斷開S₂時，兩燈泡仍并聯(lián)，電流表測干路電流I；
③因并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和，
所以，通過L₁的電流：
I₁=I-I₂=I-0.5A，
因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，
所以，L₁額定功率：
P_額=UI₁=2.5V×（I-0.5A）．
故答案為：
（1）斷開；
（2）電路圖如上圖所示；
（3）滑動變阻器的最大阻值太�。�
（4）①閉合開關S、S₂，斷開S₁；0.5；②閉合開關S、S₁，斷開S₂；③2.5V×（I-0.5A）．

點評 本題考查了探究電流與電阻關系的實驗和測量小燈泡額定功率的實驗，明白圖丙電路圖的工作原理是關鍵．