Question

【題目】小林和小亮在電學實驗室進行了如下實驗：

(1)探究“電流與電阻的關系”：

①小林利用四個定值電阻（阻值分別為5Ω、10Ω、15Ω、20Ω）、學生電源、電壓表、規格為“25Ω 1A”的滑動變阻器、電流表、導線等實驗器材，按著如圖甲所示電路進行連接。檢查發現電路中有一根導線連接錯誤，請在圖中連接錯誤的那根導線上打“×”，并用筆畫線代替導線將電路連接正確；

（_______）

②改正后，閉合開關，移動滑動變阻器的滑片，發現電壓表無示數，電流表有示數，其故障是定值電阻_____；

③排除故障后，把5Ω的電阻接入電路，閉合開關，調節滑片到適當位置，電流表示數如圖乙所示，其示數為_____A；

④滑片位置不動，把5Ω的電阻換成10Ω的電阻，閉合開關，應向_____（填“左”或“右”）調節滑片，使電壓表的示數保持不變，讀取電流表示數；

⑤要使定值電阻單獨接入電路都能完成實驗，電源電壓不能高于_____V；

⑥在探究電流與電壓關系時，不能用燈泡代替定值電阻的原因是_____；

(2)測量“小燈泡額定功率”：

小亮在只有一只電壓表的情況下，連接了如圖丙所示的電路，測出了額定電壓為2.5V的小燈泡的額定功率。（已知電阻R1的阻值為20Ω，電源電壓為4.5V）：

①閉合開關S，將開關S1接_____（填“a”或“b”），調節變阻器的滑片使電壓表的示數為_____V時，小燈泡正常發光；

②保持R2的滑片不動，閉合開關S，將開關S1接_____（填“a”或“b”），此時電壓表的示數為3V；

③小燈泡的額定功率＝_____W。

Answer 1

【答案】 短路 0.4 右 4.5 燈絲電阻隨溫度的變化而變化 b 2.5 a 0.5

【解析】

(1)①[1]原電路中，電流表與電阻并聯，電壓表串聯在電路中是錯誤的，電流表應與電阻串聯，電壓表應與電阻并聯，如下所示：

②[2]改正后，閉合開關，移動滑動變阻器的滑片，電流表有示數，電路為通路，發現電壓表無示數，其故障是定值電阻短路。

③[3]排除故障后，把5Ω的電阻接入電路，閉合開關，調節滑片到適當位置，電流表示數如圖乙所示，電流表選用小量程，分度值為0.02A，其示數為0.4A。

④[4]根據串聯分壓原理可知，將定值電阻由5Ω改接成10Ω的電阻，電阻增大，其分得的電壓增大；探究電流與電阻的實驗中應控制電壓不變，即應保持電阻兩端的電壓不變，根據串聯電路電壓的規律可知應增大滑動變阻器分得的電壓，由分壓原理，應增大滑動變阻器連入電路中的電阻，所以滑片應向右端移動，使電壓表的示數保持不變，讀取電流表示數。

⑤[5]由③知，根據歐姆定律，電阻的電壓為

由串聯電路的規律及分壓原理有：

方程左邊為一定值，故右邊也為一定值，當變阻器連入電路的電阻最大時，變阻器的電壓最大，電源電壓最大，即

解得

故電源電壓不能高于4.5V。

⑥[6]在探究電流與電壓關系時，要控制電阻的大小不變，故意不能用燈泡代替定值電阻，原因是燈絲電阻隨溫度的變化而變化。

(2)①[7][8]閉合開關S，將開關S1接b，調節變阻器的滑片使電壓表的示數為2.5Ⅴ時，小燈泡正常發光。

②[9]保持R2的滑片不動，閉合開關S，將開關S1接a，此時電壓表的示數為3V。

③[10]在①中，R1短路，電壓表測燈的電壓，電壓表的示數為2.5Ⅴ時，小燈泡正常發光；

在②中，L短路，電壓表定值電阻的電壓，由歐姆定律

由串聯電路的規律，變阻器連入電路的電阻：

在①中，由串聯電路的規律和歐姆定律可求出燈的額定電流

燈的額定功率