Question

14．小宇和同學(xué)們在“探究電流與電阻關(guān)系”的實驗中，所用的器材有：三節(jié)新干電池，“5Ω、10Ω、15Ω、20Ω”的電阻各一個，滑動變阻器一個，電流表使用0～0.6A的量程，電壓表使用0～3V的量程，開關(guān)和導(dǎo)線若干．請你和他一起完成下列實驗：

（1）小宇連成如圖乙所示的電路，他剛要閉合開關(guān)，同組的小紅提醒他，實物連接有一處錯誤，請在錯誤的導(dǎo)線上劃“×”，并畫出正確的連線．
（2）在實驗過程中，控制定值電阻兩端的電壓為2V不變，當(dāng)小宇用20Ω的定值電阻替換了15Ω的定值電阻后，繼續(xù)進(jìn)行實驗，無論怎樣移動滑動變阻器的滑片，電壓表的示數(shù)都無法降低到2V，原因是滑動變阻器的最大阻值太小．
（3）小宇在實驗時，用額定電壓為“2.5V”的小燈泡L₁替換定值電阻，想測量L₁的額定功率，可是不慎電壓表掉在地上摔壞了，老師又給他提供了一個標(biāo)有“2.5V  1.25W”的小燈泡L₂和兩個開關(guān)S₁、S₂，讓他設(shè)計測量方案，他靈機一動，設(shè)計了如圖丙所示的電路圖，同樣完成了實驗，請你將下列實驗過程補充完整；
①閉合開關(guān)S、S₂，斷開S₁（填S、S₁、S₂的通斷情況），調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使電流表示數(shù)為0.5A；
②閉合開關(guān)S、S₁，斷開S₂（填S、S₁、S₂的通斷情況），保持滑動變阻器的滑片位置不變，記錄電流表的示數(shù)為I；
③小燈泡L₁額定功率的表達(dá)式P_額=2.5V×（I-0.5A）．

Answer 1

分析 （1）實驗中，電壓表應(yīng)與電阻并聯(lián)，滑動變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中；
（2）根據(jù)串聯(lián)電路中電阻越大分得的電壓越大，分析電壓表的示數(shù)無法降低到2V的原因；
（3）由電路圖可知，開關(guān)S、S₂閉合，斷開S₁時，兩燈泡并聯(lián)后與滑動變阻器串聯(lián)，電流表測L₂的電流，調(diào)節(jié)滑動變阻器使通過燈泡L₂的電流等于額定電流時并聯(lián)部分的電壓為2.5V；保持滑片的位置不變，閉合開關(guān)S、S₁閉合，斷開S₂時，兩燈泡扔并聯(lián)，電流表測干路電流，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點求出通過L₁的電流，根據(jù)P=UI求出燈泡L₁額定功率．

解答 解：（1）由圖乙可知，電壓表沒有只測電阻兩端的電壓，且滑動變阻器連接錯誤，正確的如下圖所示：

（2）因串聯(lián)電路中，電阻越大分得的電壓越大，所以電壓表的示數(shù)無法降低到2V的原因是滑動變阻器的最大阻值太小；
（3）由電路圖可知：
①當(dāng)開關(guān)S、S₂閉合，斷開S₁時，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使電流表示數(shù)I₂=$\frac{{P}_{2}}{{U}_{2}}$=$\frac{1.25W}{2.5V}$=0.5A，此時并聯(lián)部分的電壓為2.5V；
②保持滑片的位置不變，閉合開關(guān)S、S₁，斷開S₂時，兩燈泡仍并聯(lián)，電流表測干路電流I；
③因并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和，所以，通過L₁的電流：I₁=I-I₂=I-0.5A，因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，所以，L₁額定功率：P_額=UI₁=2.5V×（I-0.5A）．
故答案為：（1）如上圖所示；（2）滑動變阻器的最大阻值太小；（3）①閉合開關(guān)S、S₂，斷開S₁；0.5；②閉合開關(guān)S、S₁，斷開S₂；③2.5V×（I-0.5A）．

點評 本題考查了探究電流與電阻關(guān)系的實驗和測量小燈泡額定功率的實驗，明白圖丙電路圖的工作原理是關(guān)鍵．