Question

【題目】小東利用如圖甲所示的實驗裝置來探究“導體中電流與電阻的關系”

（1）圖甲是小東連接的實物圖電路，圖中有一根導線連接錯誤，請你在連接錯誤的導線上打“×”并補畫出正確的連線___________。

（2）電路改正后，小東先將5Ω的電阻接入電路，調節滑動變阻器的滑片，使電壓表的示數為U。小東將5Ω的電阻換成10Ω時，他應向______（左、右）移動滑動變阻器的滑片，使電壓表示數恢復到U，通過多次試驗可以得出在電壓一定時，通過導體的電流與電阻成______ 比。

（3）若在如圖甲所示的實驗裝置中，電流表的量程為0-0.6A固定不變。小東選擇電阻分別為5Ω，10Ω，15Ω，20Ω的四個定值電阻，若滑阻器Rp最大阻值為30Ω，電源電壓6V不變，為了保證實驗成功，他需要控制電壓表的示數在 ________ V到______V之間。

（4）上述實驗結束后，小東有設計了如圖乙所示電路，只用電流表來測量額定電流為I額=0.2A小燈泡的額定功率，已知滑動變阻器最大阻值為R0=50Ω，電源電壓未知，其測量過程如下：

①閉合開關S2，斷開S1，移動滑動變阻器滑片使其接入電路阻值最大，并記下電流表示數為I1=0.12A，則電源電壓為_______ V.

② _____________（填寫開關閉合斷開情況），移動滑動變阻器滑片使電流表示數為0.2A，燈正常發光。

③_______________（填寫開關閉合斷開情況），保持滑片不動，幾下電流表示數為I2=0.15A
④燈泡的額定功率為P額=__________W。

Answer 1

【答案】 右 反 2.4v-3v 6v S1閉合 S2斷開 S2閉合 S1斷開 0.8W

【解析】（1）原電路中，電壓表測電源電壓了，應測電阻的電壓，如下所示：

（2）研究電流與電阻的關系時，應控制電壓表示數不變．小東將5Ω的電阻換成10Ω的電阻時，根據分壓原理，電壓表示數變大，根據串聯電路電壓的規律，要增大變阻器的電壓，由分壓原理，應增大變阻器連入電路中的電阻大小，即他應右移動滑動變阻器的滑片，使電壓表示數恢復到U，通過多次實驗可以得出在電壓一定時，通過導體的電流與電阻成反比．
（3）研究電流與電阻的關系時，應控制電壓表示數不變，根據串聯電路電壓的規律，變阻器分得的電壓U滑=U-U表，根據分壓原理有： ，即

， …①
因實驗中，電壓表示數U表不變，由①式可知，變阻器連入電路 中的電阻隨定值電阻的增大而增大，減小而減小，當定值電阻最大為20Ω時，變阻器連入電路的電阻最大為30Ω，代入①得，U表1=2.4V；因電流表的量程為0-0.6A固定不變，故電路中最大電流為0.6A，則電路中的最小電阻為，即當最小電阻為5Ω時，變阻器接入電路中的電阻至少為5Ω，代入①得U表2=3V；
即了保證實驗成功，他需要控制電壓表的示數在2.4V到3V之間．
（4）①閉合開關S2，斷開開關S1，移動滑動變阻器的滑片使其連入阻值為最大，即P移動到最左端，此時R滑大=50Ω，并記下電流表的示數為I1=0.12A，電流測通過變阻器的電壓，則電源電壓為U=I1×R滑大=0.12A×50Ω=6V；
②閉合S1，斷開S2，移動滑動變阻器的滑片使電流表的示效為0.2A，燈泡正常發光，
③閉合S2，斷開S1，保持滑動變阻器的滑片位置，記下電流表的示效為I2=0.15A；
④在②中，此時變阻器左邊電阻絲與燈串聯，電流表測電路中的電流，設變阻器滑片以右電阻為R右，則左邊電阻為50Ω-R右，根據電阻的串聯及歐姆定律有： ，即…②；
在③中，根據歐姆定律有： ，即…③，
將③代入②得燈正常發光時的電阻為RL=20Ω
則燈泡的額定功率為P額=I2RL=（0.2A）2×20Ω=0.8W．
故答案為：(1). 右 (2). 反 (3). 2.4V-3V (4). 6V (5). S1閉合 (6). S2斷開 (7). S2閉合 (8). S1斷開 (9). 0.8W