Question

【題目】小林用如圖甲所示的實驗器材探究“電流與電阻的關系”．電源電壓恒為3V，滑動變阻器上標有“20Ω 2A”字樣，阻值分別為5Ω、10Ω、20Ω、100Ω的定值電阻各一個．
（1）連接電路時，滑動變阻器滑片P要移到最端（選填“A”或“B”）．
（2）閉合開關，調節滑動變阻器的滑片P，使電流的示數如圖乙所示，此時電路中的電流為A．
（3）將5Ω定值電阻換乘10Ω定值電阻，閉合開關，為了保持表的示數不變，應將滑動變阻器的滑片P向（選填“A”或“B”）移動，記錄此時各表的示數．
（4）將10Ω定值電阻換成20Ω定值電阻，重復步驟（3），實驗記錄的多組數據如表1所示．分析數據可得結論是 ． 表1

實驗次數	定值電阻（Ω）	電流表示數（A）
1	5
2	10	0.18
3	20	0.09

（5）實驗結束后，小林問老師在此實驗中能否換用50Ω的定值電阻進行實驗？老師指導小林分析了不能更換的原因．你認為其原因是 ．
（6）若用該電路測量額定電壓為2.5V小燈泡功率，測得數據如表2所示． 表2

次數	1	2	3	4	5
電壓U/V	0.4	1.0	1.5	2.0	2.5
電流I/A	0.08	0.16	0.19	0.22	0.24

①小燈泡的額定功率是W；
②為完成整個實驗，應該選取最大阻值不小于Ω的滑動變阻器．

Answer 1

【答案】
（1）A
（2）0.36
（3）電壓；A
（4）電壓一定時，通過導體中的電流與電阻成反比
（5）R兩端電壓無法達到1.8V
（6）0.6；32.5
【解析】解：（1）為了保護電路，由圖甲知，連接電路時，滑動變阻器滑片P要移到最大值A端；（2）由圖乙知，電流表使用0﹣0.6A量程，分度值0.02A，所以電流表示數為0.36A；（3）將5Ω電阻換成10Ω后，根據串聯電路的分壓原理，電壓表的示數會變大．要控制電壓表示數不變，應該增大滑動變阻器的阻值，即應將滑動變阻器的滑片P向A移動，以增大滑動變阻器分得電壓，從而使電壓表仍為原來的示數不變；（4）分析表中數據知，當電阻變為原來的幾倍，通過的電流變為原來的幾分之一，所以電流和電阻的關系為：當電壓一定時，通過導體中的電流與電阻成反比；（5）由表中數據，根據歐姆定律，電壓表示數U=IR=0.36A×5Ω=1.8V， 由圖知電源由兩節干電池組成，即電源電壓為3V，
當定值電阻為50Ω時，要保持電壓表示數不變，此時滑動變阻器分去的電壓為U滑=3V﹣1.8V=1.2V，
根據分壓原理， = ，變阻器連入電路中的阻值R滑= R定= ×50Ω=33.3Ω，
即變阻器的最大阻值至少為33.3Ω，
而題中變阻器的規格為“20Ω 2A”，所以滑動變阻器最大阻值太小，無法保持定值電阻兩端電壓始終為1.8V．（6）①燈泡電壓為2.5V時正常工作，由表中數據知，此時通過燈泡的電流為0.24A所以燈泡的額定功率：P=UI=2.5V×0.24A=0.6W；
②由表中數據知，當小燈泡兩端的電壓UL=0.4V時，電路中電流最小，電阻最大，滑動變阻器接入電路中的電阻最大，此時滑動變阻器兩端的電壓U滑=U﹣UL=3V﹣0.4V=2.6V，根據串聯電路中各處的電流都相等，即I滑=IL=0.08A，
所以滑動變阻器接入電路中的電阻R滑= = =32.5Ω，
故應該選取最大阻值不小于32.5Ω的滑動變阻器．
所以答案是：（1）A；（2）0.36；（3）電壓；A；（4）電壓一定時，通過導體中的電流與電阻成反比；（5）R兩端電壓無法達到1.8V；（6）①0.6；③32.5．