Question

【題目】小明利用如圖甲所示的電路探究“電流與電阻的關系”，已知電源電壓U為6V且保持不變，實驗用到的電阻R的阻值分別為5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω．

(1)按照圖甲電路，用筆畫線代替導線將圖乙實物電路連接完整．

（______）

(2)開始實驗，改變R的阻值，調節滑動變阻器，使電壓表示數保持不變，記下電流表的示數，得到如圖丙所示的電流I隨電阻R變化的關系圖像．

①小明將5Ω的電阻接入電路，閉合開關，發現電流表有示數，電壓表無示數，電路中的故障可能是_____．

②排除故障，小明將5Ω定值電阻更換為10Ω定值電阻再閉合開關，他們應該將滑動變阻器的阻值調_____(選填“大”或“小”)直到電壓表示數為_____V，再記錄電流表示數。

③觀察圖像丙可知，小明選用的滑動變阻器最大阻值至少為_____Ω．

④由圖像丙可以得出的結論是_____．

(3)完成上述實驗后，小明又利用上述部分器材重新設計了電路(增加了一個開關)如圖丁所示，測量另一只小燈泡的額定功率，已知這只小燈泡正常工作的電流為I1．請完成實驗步驟：

①只閉合開關S1，移動滑動變阻器R2的滑片，_____；

②只閉合開關S2，_____，讀出電流表的示數為I2；

③則小燈泡的額定功率表達式為P額=_____．(已知電源電壓U，用已知物理量符號表示)

Answer 1

【答案】 R短路 大 2.5 35 當電壓一定時，電流與電阻成反比例 使電流表示數為I1 保持滑動變阻器R2的滑片不動 I12(-)或I1(U-)或UI1-

【解析】

（1）滑動變阻器按一上一下的原則串聯在電路中，所以應將滑動變阻器的上方接線柱相連組成電路，根據電路圖電壓表與電阻R并聯，如下圖所示：

（2）①小明將5Ω的電阻接入電路，閉合開關，發現電流表有示數，說明電路是通路，電壓表無示數，說明無電流通過電壓表，電路中的故障可能是電阻R短路；

②在用10Ω電阻替換5Ω電阻后，由于10Ω電阻兩端的電壓變大，所以應增大滑動變阻器接入電路中的電阻，減小電路中的電流，使電壓表的示數達到2.5V；

③根據串聯電路分壓的知識，當電阻R=25Ω時，滑動變阻器的阻值最大，由圖象知，此時電路中的電流為0.1A；由I=得，R總===60Ω，所以R滑=R總R=60Ω25Ω=35Ω；

④分析圖丙圖象，曲線上每點對應的電流和電阻的乘積都等于2.5V，由此得出結論：電壓一定時，導體中的電流與電阻成反比；

（3）完成上述實驗后，小明又利用上述部分器材重新設計了電路(增加了一個開關)如圖丁所示，測量另一只小燈泡的額定功率，已知這只小燈泡正常工作的電流為I1，請完成實驗步驟：

①只閉合開關S1，移動滑動變阻器R2的滑片，使電流表示數為I1；此時電路總電阻R總=RL+R2=；

②只閉合開關S2，保持滑動變阻器滑片位置不變，讀出電流表的示數為I2；此時滑動變阻器的阻值R2=；

③小燈泡額定功率的表達式P額=I12RL=I12(-)，或P額=I1(U-)，或P額=UI1-。