Question

【題目】小明在學習了電學知識后，設計如圖甲所示電路，完成如下實驗探究：

（1）請用筆畫線將圖乙補充完整，要求滑動變阻器的滑片向右滑動時電阻變大．
（2）閉合S1、斷開S2 ， 移動滑動變阻器的滑片，記錄電壓表和電流表示數，多次實驗繪制I﹣U圖象，如圖丙中a所示．此過程探究的是 ．
（3）仍然閉合S1、斷開S2 ， 依次將定值電阻R換成R1、R2 ， 且R＜R1＜R2 ， 要使電壓表示數保持不變，應將滑動變阻器的滑片P向（選填“左”或“右”）；實驗過程中，小明發現把R1換成R2 ， 無論怎樣調節滑片都無法使用電壓表調到控制值，說明選擇的滑動變阻器的最大阻值 ．
（4）斷開S1、閉合S2 ， 移動滑動變阻器的滑片進行實驗，小燈泡突然熄滅，檢查發現電流表的示數為零，電壓表的示數接近電源電壓，請你幫小明分析電路故障可能是 ． 小明換用額定電壓為2.5V的小燈泡繼續實驗，燈泡正常發光時，電流表示數如圖丁所示，小燈泡的額定功率為 W，根據記錄小燈泡的電壓和電流的數據，繪制成電壓和電流的關系圖象如圖丙中b所示，圖象中A、B、C三點RA、RB、RC的阻值由大到小的順序為 ．
【拓展】小明發現，如果小燈泡的額定電壓和電阻R已知，在原有器材中去掉電流表，也可完成“測量小燈泡的額定功率”的實驗．請在虛線框內畫出他設計的電路圖 ．

Answer 1

【答案】
（1）

解：如下圖：

（2）電阻一定時，導體中的電流與導體兩端電壓的關系
（3）右；偏小
（4）小燈泡斷路；1；RA＜RC＜RB；
【解析】解：（1）滑動變阻器在使用時，其接法必須是一上一下，滑動變阻器滑片向右移動阻值變大，故變阻器的下接線柱應在A端；如下圖：
；（2）由電阻的I﹣U圖象可知可以得出，電阻一定時，導體中的電流與導體兩端的電壓成正比；（3）電阻R換成了電阻R1、R2時，電路中的總電阻變大，根據歐姆定律可知電路中電流變小，此時變阻器的阻值不變，則滑動變阻器分得的電壓變小，電阻分得的電壓變大；要探究電流和電阻之間關系，必須保持電阻兩端的電壓不變，即與電阻并聯的電壓表示數不變，所以應調節滑片向右移動，增大滑動變阻器接入電路的電阻，使電壓表的示數保持不變；
當把R1換成R2時（R1＜R2），由于定值電阻的阻值增大，要保證定值電阻兩端的電壓和變阻器兩端電壓均不變，根據分壓原理可知，滑動變阻器接入的阻值必須繼續增大，現在無論怎樣調節滑片都無法使用電壓表調到控制值，說明選擇的滑動變阻器的最大阻值偏小．（4）分析題目可知，此時電流表無示數，即表明是斷路，但電壓表有示數，即表明此時電壓表測量的是電源電壓，故分析可得是由于小燈泡斷路造成的；
由圖乙所示電流表可知，電流表量程是0～0.6A，分度值是0.02A，電流表示數是0.4A，
燈泡額定功率是P=UI=2.5V×0.4A=1W；
由丙圖線是正比例圖線，所以B點電阻與a、b相交處電阻相等，即RB=R交點 ，
由圖線b可知，燈泡兩端的電壓變大時，電流變大，
燈泡的實際功率變大，燈泡變亮，溫度升高，燈泡的電阻增大，
所以RA＜RC＜R交點 ， 即：RA＜RC＜RB ．