Question

14．中考復習時，一學習小組利用阻值不同的四個電阻、電壓為6V的電源、滑動變阻器R（標有“50Ω　 1A”）及其它器材做電學實驗．

（1）如圖甲是小明“探究電流與電阻關系”時連接的部分實驗電路．
①將5Ω電阻接入電路，請用筆畫線代替導線，將實驗電路連接完整，要求滑動變阻器的滑片P向右滑電流表示數變大；
②閉合開關，移動滑片P，使電壓表的示數為2.5V時讀出對應的電流值并記錄；
③斷開開關，用10Ω的電阻替換5Ω的電阻，此時如果他馬上閉合開關，會造成電壓表損壞，正確的操作應該是先調節滑動變阻器的滑片P處于最大阻值處，再閉合開關，移動滑片P使電壓表的示數仍為2.5V；
④按正確操作完成余下實驗后，得到電流與電阻關系圖象如圖乙所示，由此可得到的結論是：電壓一定，通過導體的電流與電阻成反比．
（2）玉琦同學把圖甲中的定值電阻換成額定電壓為2.5V的燈泡，測量它的額定功率．
①閉合開關后，發現燈泡不亮，電流表和電壓表都沒有示數，原因可能是滑動變阻器斷路；
②排除故障后，將滑動變阻器R的滑片移到某一位置時電壓表示數為2.2V，要測小燈泡的額定功率，應將滑動變阻器連入電路的阻值變小（選填“大”或“小”），當小燈泡正常發光時，電流表的示數如圖丙所示，則小燈泡的額定功率為0.75W．
（3）張陽同學實驗時發現桌上沒有電流表，卻多了一個滑動變阻器R₀（最大阻值用R₀表示），他設計如圖丁所示電路，測出了額定電壓為U₀=2.5V的燈泡的額定功率，請補全下列步驟．
①閉合開關，先調節滑動變阻器R₀（選填“R₀”或“R”）的滑片到最左端（選填“左”或“右”），再調節另一滑動變阻器的滑片，直到電壓表示數為2.5V時為止．
②接著調節變阻器R₀的滑片到最右端，讀出這時電壓表的示數為U；
③小燈泡的額定功率表達式P=$\frac{{U}_{0}（U-{U}_{0}）}{{R}_{0}}$（用字母表示）．

Answer 1

分析 （1）①滑動變阻器按一上一下的原則串聯在電路中，滑動變阻器的滑片P向右滑電流表示數變大，說明接入電路中的電阻變小，即右下方接線柱必須接入電路中；
③用10Ω的電阻替換5Ω的電阻時電路中的總電阻變大，根據歐姆定律可知電路中的電流變化和滑動變阻器兩端的電壓變化，根據串聯電路的電壓特點可知電壓表示數的變化，據此判斷損壞的電表；正確的做法是閉合開關前應把滑動變阻器調到最大阻值處；
④由圖象可知，通過導體的電流與電阻成反比例函數，根據控制變量法得出結論；
（2）①發現燈泡不亮，電流表和電壓表都沒有示數，說明電路斷路；
②額定電壓下燈泡的實際功率和額定功率相等，要增大燈泡兩端的電壓應增大電路中的電流，減小滑動變阻器接入電路中的電阻；根據電流表的量程和分度值讀出示數，利用P=UI求出燈泡的額定功率；
（3）由電路圖可知，R₀的滑片位于左端時，電壓表測燈泡兩端的電壓，調節滑動變阻器R使電壓表的示數為2.5V，然后保持R接入電路中的電阻不變，調節R₀的滑片使其接入電路中的電阻最大，電壓表測燈泡和R₀兩端的電壓之和，根據串聯電路的電壓特點求出R₀兩端的電壓，根據歐姆定律求出電路中的電流，根據P=UI求出燈泡的額定功率．

解答 解：（1）①滑動變阻器的右下方接線柱與開關右側接線柱相連，如下圖所示：

③用10Ω的電阻替換5Ω的電阻時電路中的總電阻變大，由I=$\frac{U}{R}$可知，電路中的電流變小，滑動變阻器兩端的電壓變小，串聯電路中總電壓等于各分電壓之和，所以，定值電阻兩端的電壓變大，即電壓表的示數變大，綜上可知，電流表不可能燒壞，燒壞的是電壓表；正確的操作應該是先調節滑動變阻器的滑片P處于最大阻值處，再閉合開關，移動滑片P使電壓表的示數仍為2.5V；④由圖象可知，通過導體的電流與電阻成反比例函數，故可得結論：通過導體的電壓一定時，電流與電阻成反比；
（2）①閉合開關后，發現燈泡不亮，電流表和電壓表都沒有示數，原因可能是滑動變阻器斷路；②要測小燈泡的額定功率，應使電壓表的示數由2.2V增加到2.5V，
滑動變阻器應減小接入電路中的電阻，增大電路中的電流；由圖丙可知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數為0.3A，則燈泡的額定功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75W；
（3）實驗步驟：
①閉合開關，先調節滑動變阻器R₀的滑片到最左端，再調節另一滑動變阻器的滑片，直到電壓表示數為2.5V時為止；
②接著調節變阻器R₀的滑片到最右端，讀出這時電壓表的示數為U；
③因串聯電路中總電壓等于各分電壓之和，所以，R₀兩端的電壓U_R0=U-U₀，因串聯電路中各處的電流相等，所以，電路中的電流I=$\frac{{U}_{R0}}{{R}_{0}}$=$\frac{{U-U}_{0}}{{R}_{0}}$，
小燈光的額定功率P=U₀I=$\frac{{U}_{0}（U{-U}_{0}）}{{R}_{0}}$．
故答案為：
（1）①如上圖所示；③電壓；調節滑動變阻器的滑片P處于最大阻值處；④通過導體的電流與電阻成反比；
（2）①斷路；②小；0.75；
（3）①R₀；左；電壓表示數為2.5V；②調節變阻器R₀的滑片到最右端；③$\frac{{U}_{0}（U{-U}_{0}）}{{R}_{0}}$．

點評 本題綜合考查了探究電流與電阻關系的實驗和測量燈泡額定功率的實驗，涉及到的知道較多，綜合性強，明白圖丁電路圖的含義是關鍵．