Question

【題目】小明利用以下器材：電源（電壓恒為6V），滑動變阻器，開關各一個，電流表、電壓表各一塊，三個定值電阻（10Ω、15Ω、20Ω），導線若干，來探究電流與電阻的關系。

(1)如圖甲是小明連接的實物電路，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)電路連接正確后，閉合開關前，滑片應置于________端；（選填“A”或“B”）

(3)閉合開關后，移到滑片，使與電阻（20Ω）并聯的電壓表示數為4V，讀出電流表示數，再分別改接15Ω、10Ω的電阻，重復上述實驗，收集的實驗數據如表1所示。老師告訴小明有一組數據誤差較大，便找來一個5Ω的電阻讓他再測一組數據。當他把5Ω的電阻接入電路時，要使電壓表示數仍為4V，實驗不能繼續進行，其原因是_______________________________________________；

(4)改變連接后，當電壓表示數仍為4V時，電流表示數為________A（如圖乙所示）。綜合分析數據可得：電壓一定時，___________________________________________；

（拓展1）小明又利用上述實驗器材探究“電流與電壓的關系”，將滑片從一端移到另一端的過程中，收集的實驗數據填入了表2中。

表1

電壓U/V	4
電阻R/Ω	20	15	10
電流I/A	0.20	0.28	0.40

表2

電阻R/Ω	10
電壓U/V	2	3	4	5	6
電流I/A	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6

(1)分析表2中數據可得：電阻一定時，_________________；

(2)分析可知，小明使用的變阻器的最大阻值為________Ω；

（拓展2）完成上述實驗后，小明還想測定一個U額＝2.5V的小燈泡的額定功率，他發現電流表已壞，于是他向物理老師借了一個單刀雙擲開關，借助部分現有的實驗器材，設計了如圖丙所示的實驗器材，測出了小燈泡的額定功率，請你幫他將下列實驗步驟補充完整：

<>(1)連接好實驗電路，______________，移動滑片，使電壓表示數為_______V；

(2)保持滑片的位置不動，S2接1，讀出電壓表的示數為U；

(3)小燈泡額定功率的表達式P額＝___________。（用物理符號表示）

Answer 1

【答案】 A 超過了電流表所選的量程 0.8 導體中的電流和導體的電阻成反比 通過電阻的電流與電阻兩端的電壓成正比 20 閉合開關S1，開關S2接2 2.5

【解析】

(1)[1]從實物圖可以看到，電流從電源正極流出，流過開關、電流表、滑動變阻器，當到達電阻R的右端時，這時電流不會流過電阻R，也不會流過電壓表，而是直接回負極；這情況下應該把變阻器右下端與電阻R右端的接線，改成變阻器右下端與電阻R左端的接線，這時電流會流過電阻R，電壓表測電阻R的電壓，這樣符合實驗要求；根據上述更改接線，如下圖所示。

(2)[2]電路連接正確后，閉合開關前，為了保護電路，以免電流過大，變阻器接入電路的電阻應該最大，從實物圖可以看到，滑片應該置于A端。

(3)[3]當他把5Ω的電阻接入電路時，要使電壓表示數仍為4V，這時根據可知，電路中的電流大小是

這個電流值已經超過電流表的量程，所以實驗不能繼續進行。

(4)[4]由上述可知，電阻兩端的電壓是4V，根據可知，電流表選擇0~3A量程，分度值是0.1A，所以示數是0.8A。

[5]從表1數據可知，電流與導體電阻的乘積是定值，由此可得到：電壓一定時，導體中的電流和導體的電阻成反比。

(1)[6]從表2數據可知，電阻兩端的電壓與流過它的電流比值是一個定值，由此可得到：電阻一定時，通過電阻的電流與電阻兩端的電壓成正比。

(2)[7]將滑片從一端移到另一端的過程中，由表2數據可知，當電壓表的示數是6V時，這個是電源電壓的大小，也就是變阻器兩端的電壓是0，變阻器接入電路的電阻是0；當電壓表的示數是2V時，可知變阻器接入電路的電阻最大，變阻器兩端的電壓是

那么變阻器的最大阻值是

即小明使用的變阻器的最大阻值為。

(1)[8][9]連接好實驗電路，閉合開關S1，開關S2接2，移動滑片，使電壓表示數為2.5V。

(3)[10]保持滑片的位置不動，S2接1，讀出電壓表的示數為U，這個電壓是燈泡和電阻R0的電壓之和，那么由上述可知，電阻R0的電壓大小是

流過電阻R0的電流大小是

串聯電路電流處處相等，那么可知流過燈泡的電流大小是

這也是小燈泡的額定電流，根據可知，小燈泡額定功率的表達式是

小燈泡額定功率的表達式是。