Question

14．中考復習時，一學習小組利用阻值不同的四個電阻、電壓為6V的電源、滑動變阻器R（標有“50Ω　 1A”）及其它器材做電學實驗．

（1）如圖甲是小明“探究電流與電阻關(guān)系”時連接的部分實驗電路．
①將5Ω電阻接入電路，請用筆畫線代替導線，將實驗電路連接完整，要求滑動變阻器的滑片P向右滑電流表示數(shù)變大；
②閉合開關(guān)，移動滑片P，使電壓表的示數(shù)為2.5V時讀出對應的電流值并記錄；
③斷開開關(guān)，用10Ω的電阻替換5Ω的電阻，此時如果他馬上閉合開關(guān)，會造成電壓表損壞，正確的操作應該是先調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片P處于最大阻值處，再閉合開關(guān)，移動滑片P使電壓表的示數(shù)仍為2.5V；
④按正確操作完成余下實驗后，得到電流與電阻關(guān)系圖象如圖乙所示，由此可得到的結(jié)論是：電壓一定，通過導體的電流與電阻成反比．
（2）玉琦同學把圖甲中的定值電阻換成額定電壓為2.5V的燈泡，測量它的額定功率．
①閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，電流表和電壓表都沒有示數(shù)，原因可能是滑動變阻器斷路；
②排除故障后，將滑動變阻器R的滑片移到某一位置時電壓表示數(shù)為2.2V，要測小燈泡的額定功率，應將滑動變阻器連入電路的阻值變�。ㄟx填“大”或“小”），當小燈泡正常發(fā)光時，電流表的示數(shù)如圖丙所示，則小燈泡的額定功率為0.75W．
（3）張陽同學實驗時發(fā)現(xiàn)桌上沒有電流表，卻多了一個滑動變阻器R₀（最大阻值用R₀表示），他設(shè)計如圖丁所示電路，測出了額定電壓為U₀=2.5V的燈泡的額定功率，請補全下列步驟．
①閉合開關(guān)，先調(diào)節(jié)滑動變阻器R₀（選填“R₀”或“R”）的滑片到最左端（選填“左”或“右”），再調(diào)節(jié)另一滑動變阻器的滑片，直到電壓表示數(shù)為2.5V時為止．
②接著調(diào)節(jié)變阻器R₀的滑片到最右端，讀出這時電壓表的示數(shù)為U；
③小燈泡的額定功率表達式P=$\frac{{U}_{0}（U-{U}_{0}）}{{R}_{0}}$（用字母表示）．

Answer 1

分析 （1）①滑動變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中，滑動變阻器的滑片P向右滑電流表示數(shù)變大，說明接入電路中的電阻變小，即右下方接線柱必須接入電路中；
③用10Ω的電阻替換5Ω的電阻時電路中的總電阻變大，根據(jù)歐姆定律可知電路中的電流變化和滑動變阻器兩端的電壓變化，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點可知電壓表示數(shù)的變化，據(jù)此判斷損壞的電表；正確的做法是閉合開關(guān)前應把滑動變阻器調(diào)到最大阻值處；
④由圖象可知，通過導體的電流與電阻成反比例函數(shù)，根據(jù)控制變量法得出結(jié)論；
（2）①發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，電流表和電壓表都沒有示數(shù)，說明電路斷路；
②額定電壓下燈泡的實際功率和額定功率相等，要增大燈泡兩端的電壓應增大電路中的電流，減小滑動變阻器接入電路中的電阻；根據(jù)電流表的量程和分度值讀出示數(shù)，利用P=UI求出燈泡的額定功率；
（3）由電路圖可知，R₀的滑片位于左端時，電壓表測燈泡兩端的電壓，調(diào)節(jié)滑動變阻器R使電壓表的示數(shù)為2.5V，然后保持R接入電路中的電阻不變，調(diào)節(jié)R₀的滑片使其接入電路中的電阻最大，電壓表測燈泡和R₀兩端的電壓之和，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出R₀兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出電路中的電流，根據(jù)P=UI求出燈泡的額定功率．

解答 解：（1）①滑動變阻器的右下方接線柱與開關(guān)右側(cè)接線柱相連，如下圖所示：

③用10Ω的電阻替換5Ω的電阻時電路中的總電阻變大，由I=$\frac{U}{R}$可知，電路中的電流變小，滑動變阻器兩端的電壓變小，串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，所以，定值電阻兩端的電壓變大，即電壓表的示數(shù)變大，綜上可知，電流表不可能燒壞，燒壞的是電壓表；正確的操作應該是先調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片P處于最大阻值處，再閉合開關(guān)，移動滑片P使電壓表的示數(shù)仍為2.5V；④由圖象可知，通過導體的電流與電阻成反比例函數(shù)，故可得結(jié)論：通過導體的電壓一定時，電流與電阻成反比；
（2）①閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，電流表和電壓表都沒有示數(shù)，原因可能是滑動變阻器斷路；②要測小燈泡的額定功率，應使電壓表的示數(shù)由2.2V增加到2.5V，
滑動變阻器應減小接入電路中的電阻，增大電路中的電流；由圖丙可知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.3A，則燈泡的額定功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75W；
（3）實驗步驟：
①閉合開關(guān)，先調(diào)節(jié)滑動變阻器R₀的滑片到最左端，再調(diào)節(jié)另一滑動變阻器的滑片，直到電壓表示數(shù)為2.5V時為止；
②接著調(diào)節(jié)變阻器R₀的滑片到最右端，讀出這時電壓表的示數(shù)為U；
③因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，所以，R₀兩端的電壓U_R0=U-U₀，因串聯(lián)電路中各處的電流相等，所以，電路中的電流I=$\frac{{U}_{R0}}{{R}_{0}}$=$\frac{{U-U}_{0}}{{R}_{0}}$，
小燈光的額定功率P=U₀I=$\frac{{U}_{0}（U{-U}_{0}）}{{R}_{0}}$．
故答案為：
（1）①如上圖所示；③電壓；調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片P處于最大阻值處；④通過導體的電流與電阻成反比；
（2）①斷路；②��；0.75；
（3）①R₀；左；電壓表示數(shù)為2.5V；②調(diào)節(jié)變阻器R₀的滑片到最右端；③$\frac{{U}_{0}（U{-U}_{0}）}{{R}_{0}}$．

點評 本題綜合考查了探究電流與電阻關(guān)系的實驗和測量燈泡額定功率的實驗，涉及到的知道較多，綜合性強，明白圖丁電路圖的含義是關(guān)鍵．