Question

【題目】復習課上小明同學要做幾個實驗。電源電壓3V保持不變，滑動變阻器的規格是“5Ω 0.5A”，阻值為5Ω、10Ω，15Ω、20Ω的電阻各一個，電流表（0.6A），電壓表（3V）各一個。

（1）用如圖甲所示的電路探究“電流與電壓和電阻的關系”，檢查電路，發現有一根導線連接錯誤，請你在連接錯誤的導線上打“×”，并在圖中補畫出正確的連線___________。

（2）小明先探究“電壓U一定，電流與電阻的關系”：

a、他將5Ω的電阻接入電路，閉合開關S，調節滑片P到適當位置，讀出電流表示數記入表中斷開開關S，小明用10Ω的電阻替換5Ω的電阻，閉合開關S，接下來的操作是________。

實驗次序	1	2	3	4
R/Ω	5	10	15	20
I/A	0.40	0.20	0.16	0.10

b、表是小明提交的實驗數據，老師指出有幾組數據不符合實際，你認為應該是實驗中的實驗次序________的數據，若不更換實驗器材，在實驗過程中小明為了能夠利用上述4個定值電阻。順利得到4組I、R數據，完成實驗，所保持不變的電壓U0的取值范圍應滿足____________。

（3）小明再探究“電阻R一定，電流與電壓的關系”，他將10Ω的電阻作為R接入電路，閉合開關S，通過調節滑動變阻器滑片P，測出電阻兩端施加不同電壓時對應電流值，小明根據數據繪制出I﹣U圖象，如圖乙中a所示，得到結論。實驗完成后，將電阻換成額定電壓為2.5V的小燈泡，重復上述實驗過程，繪制出I﹣U圖象，應該是圖乙中____________（選填“a”、“b”、“c”）所示，若圖象中A、B、C、D四點電阻RA、RB、RC、RD都存在，則電阻由小到大順序為____________，燈泡額定功率為____________ W。

（4）小明接著想利用此電路測量小燈泡的額定功率，發現電流表壞了，又向老師要一個開關和阻值為R0的定值電阻，下面是小明設計的四個電路，你認為可行的是____________。

Answer 1

【答案】 應將滑動變阻器的滑片向右調節，直到電壓表示數與前一次實驗相同 3 2.4V～2.5V c 0.625W C

【解析】

(1)[1]該實驗中，定值電阻與滑動變阻器串聯，電壓表測量定值電阻的電壓，故定值電阻右側導線連接錯誤，正確連接方法如圖所示

(2)[2]用10Ω替換了5Ω的電阻，定值電阻阻值變大，為了保證定值電阻兩端的電壓保持不變，滑動變阻器的阻值也需要變大，故應將滑動變阻器的滑片向右調節，直到電壓表示數與前一次實驗相同。

[3]實驗次序3的數據不符合題意，因為其他幾次試驗定值電阻兩端的電壓均控制為2V，而這一次實驗并沒有控制點值電阻兩端的電壓為2V。

[4]該實驗中，定值電阻與滑動變阻器串聯，串聯分壓，滑動變阻器最大阻值為5Ω，定值電阻分別為5Ω、10Ω，15Ω、20Ω，若要四個定值電阻都能剛好完成實驗，則當20Ω定值電阻接入電路時，滑動變阻器剛好調節到最大值，此時

此時滑動變阻器已經達到分壓極限，所以，U0最小值為2.4V；因為滑動變阻器允許通過的最大電流為0.5A，所以，電路中的最大電流為0.5A，電流最大時，定值電阻應為5Ω，此時

所以U0的取值范圍為2.4V～2.5V。

(3)[5]燈絲電阻隨電壓的增大而增大，曲線c隨著電壓的增大，電壓與電流的比值增大，故曲線c為燈泡的I﹣U曲線。

[6]電阻大小等于該點的電壓與電流的比值，由圖像可得A、B、D三點電流相等，D點電壓最大，A點電壓最小，故

B、C兩點電壓相等，B點電流更小，所以，點A、C同在小燈泡的I﹣U曲線上，其電阻隨電壓的增大而增大，故，所以，四者電阻大小關系為

[7]燈泡額定電壓為2.5V，由I﹣U圖像可知，當燈泡在額定電壓下工作時，其阻值等于定值電阻的阻值，為10Ω，所以燈泡的額定功率為

(4)[8]選項C中的電路，先閉合S1、斷開S2，調節滑動變阻器是電壓表示數為燈泡的額定電壓，再斷開S1、閉合S2，此時電壓表測量定值電阻的電壓，根據可以計算出燈泡的額定電流，從而計算出額定功率。A、B、D三個選項均不能有效的測量小燈泡的額定電流，無法測量小燈泡的額定功率。