Question

【題目】小凱同學利用如圖所示的實驗裝置探究電流與電阻的關系。實驗器材有：定值電阻（5Ω、10Ω、20Ω、50Ω）、規格為“20Ω1A”的滑動變阻器、電源（電壓恒為6V）、電壓表、電流表、導線和開關。

（1）圖甲是小凱連接的實物電路，其中一根導線連接錯誤，請你在該導線上打“×”并用筆畫線代替導線正確連線。

（_______________）

（2）改正電路連接后，閉合開關，移動滑片，電壓表指針隨之偏轉，而電流表的指針不動，則電路故障的原因是電流表_____（填“短路”或“斷路”）。

（3）排除故障后，小凱進行實驗時，調節滑片使電壓表的示數為4V保持不變。根據提供的器材和連接的實物電路，最多可選擇哪幾個定值電阻進行實驗？_____。

（4）為了確保所給的定值電阻單獨接入電路后都能正常實驗，小凱從其他小組借來了“50Ω 1A”的滑動變阻器，這時需要控制電壓表的示數_____V不變。通過多次實驗，可得結論：電壓一定時，通過導體的電流與電阻成_____。

（5）實驗結束后，在只有電流表的情況下，小凱同學設計了如圖乙所示的電路，測出了小燈泡L的額定功率。已知小燈泡L正常工作的電流為0.2A，電源電壓為6V，定值電阻R0的阻值為5Ω，請你將實驗步驟補充完整。

①開關S接a，調節R1的滑片，使電流表的示數為_____A，此時小燈泡正常發光。

②開關S接b，使R1的滑片_____（填“向左移”、“向右移”或“保持不動”），此時電流表的示數為0.6A，則R1接入電路的阻值為_____，然后將R1的滑片滑到最_____（填“左”或“右”）端，此時電流表的示數為0.4A，則R1的最大阻值為_____Ω。

③小燈泡的額定功率P額＝_____W。

Answer 1

【答案】 短路 10Ω、20Ω 3 反比 0.2 保持不動 5Ω 左 10 1

【解析】

(1)[1]原電路中，兩表和電阻均短路，電流表應與電阻串聯，電壓表與電阻并聯，如下所示：

(2)[2]改正電路連接后，閉合開關，移動滑片，電壓表指針隨之偏轉，而電流表的指針不動，則電路故障的原因是電流表短路；

(3)[3]電壓表的示數為4V保持不變，由串聯電路電壓的規律，變阻器分得的電壓為：

U滑＝6V﹣2V＝4V，

由分壓原理：

UV：U滑=R定：R滑大

即：

2V：4V=R定：20Ω

故定值電阻的最大電阻為：R定＝40Ω；

當用5Ω的電阻時，由歐姆定律，因電流為0.8A大于0.6A，故只能10Ω、20Ω的電阻進行實驗；

(4)[4][5]由串聯電路電壓的規律及分壓原理有：

U-Uv′：UV′=R滑′:R定′

即:

6V-Uv′:UV′=50Ω:50Ω

故需要控制電壓表的示數3V不變過多次實驗可得結論：電壓一定時，通過導體的電流與電阻成反比；

(5)實驗步驟：

①[6]開關S接a，調節R1的滑片，使電流表的示數為0.2A，此時小燈泡正常發光；

②[7][8][9][10]開關S接b，使R1的滑片保持不動，此時電流表的示數為0.6A，由歐姆定律和串聯電阻的規律，則R1接入電路的阻值為：

R1=-R0=-5Ω＝5Ω；

然后將R1的滑片滑到最右端，R1的電阻最大且與燈串聯，電流表測電路的電流，此時電流表的示數為0.4A，由歐姆定律和串聯電阻的規律，則R1的最大阻值為：

R大=-R0=-5Ω＝10Ω；

③[11]在①中變阻器連入電路的電阻為：

R1′＝10Ω﹣5Ω＝5Ω

由歐姆定律和串聯電阻的規律，則燈的額定電壓為：

UL＝U﹣ILR1′＝6V﹣0.2A×5Ω＝5V；

小燈泡的額定功率：

P額＝ULIL＝5V×0.2A＝1W。