Question

2．楊光和小組的同學完成了下面的實驗：

（1）如圖甲所示：
①在探究”電流與電壓關系”的實驗中，滑動變阻器除保護電路外，還有改變定值電阻兩端電壓的作用．
②在探究“電流和電阻的關系”的實驗中，定值電阻R₁由5Ω換成10Ω時，接下來滑動變阻器的滑片應向右（選填“左”或“右”）調節；若電源電壓為6V，R₁的可選最大電阻為20Ω，為保證電阻R₁兩端的電壓為2V，那么滑動變阻器R₂阻值應不小于40Ω．
（2）做完實驗后，把定值電阻換成小燈泡，楊光又完成了“測量額定電壓是2.5V，小燈泡電功率”的實驗，如圖乙所示：
①請用筆畫線代替導線完成圖乙電路的連接；
②她要連接電路時，發現電流表的指針偏向左側無刻度處，原因可能是電流表沒有調零．排除故障后，正確連接電路，閉合開關，楊光發現小燈泡過亮，為了完成實驗，接下來她的操作是，立即斷開開關，把滑動變阻器阻值調到最大值；再閉合開關，改變滑動變阻器的阻值，記下每次對應的電壓表和電流表的示數，并繪制了如圖丙所示圖象，根據圖象可知小燈泡的額定電流是0.25A，額定功率是0.625W，燈絲的電阻是變化的（填“變化”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）①電流與電壓和電阻有關，要探究電流與電壓的關系，應保持電阻不變，改變電壓；要探究電流和電阻的關系，應保持電阻兩端的電壓不變，改變電阻，根據實驗的目的判斷滑動變阻器的作用；
②在探究電流跟電阻的關系時，應移動滑片，保持電阻兩端的電壓不變；利用串聯分壓作用，結合歐姆定律I=$\frac{U}{R}$求出所接電阻大小；
（2）①電流表與燈泡串聯，滑動變阻器應一上一下接法；
②電流表、電壓表使用前需要調零，閉合開關前滑片要處于電阻最大處；電流表讀數：確定使用的量程，確定每一個大格和每一個小格各代表多少；知道燈泡的額定電壓和額定電流，根據P=UI計算額定功率；利用曲線圖和額定電壓，確定燈泡的電流，再利用P=UI求出電功率；分析曲線變化確定小燈泡的電阻變化．

解答 解：（1）①探究電流與電壓的關系時，應保持電阻不變，改變電壓，所以滑動變阻器的作用除了保護電路外，還有改變定值電阻兩端電壓的作用；
②連接好電路后，為了保證電路的安全，要將滑動變阻器的滑片P移到最右端，才能閉合開關；實驗過程中，定值電阻R₁由5Ω變為10Ω時，如果滑片不動，則定值電阻兩端的電壓變大，電壓表示數變大，實驗中要保持電壓表示數不變，則滑動變阻器滑片應該向右移動；
由于U₁=2V，R₁=20Ω，則電路中的電流為I=I₁=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{1}}$=$\frac{2V}{20Ω}$=0.1A，滑動變阻器兩端電壓為U₂=6V-2V=4V，R₂=$\frac{{U}_{2}}{I}$=$\frac{4V}{0.1A}$=40Ω，故滑動變阻器R₂阻值應不小于40Ω；
（2）①電流表與燈泡串聯，滑動變阻器應一上一下接法，電路圖如下圖：

②他要連接電路時，還沒有閉合開關，發現電流表指針偏向零刻度線的左邊，造成原因是電流表沒有調零；正確連接電路，閉合開關，他發現小燈泡過亮，是滑動變阻器阻值太小，接下來應該斷開開關，把滑動變阻器的阻值調至最大值；根據圖象可知U=2.5V時，I=0.25A，則P=UI=2.5V×0.25A=0.625W；圖中從原點到M點再到N點的曲線，可以看出小燈泡兩端電壓增大，電流也隨著增大，反映燈絲的電阻是變化的；
故答案為：（1）①改變定值電阻兩端電壓；②右； 40；（2）①如圖所示；②電流表沒有調零；滑動變阻器阻值調到最大值；  0.25；0.625；變化．

點評 該題考查學生對于滑動變阻器在實驗中的作用、調節以及接入阻值的運算的掌握程度．本題還考查了電流表的使用、電流表讀數、功率計算、故障分析等問題．