Question

【題目】在“探究電流與電阻的關系”實驗中，現有器材如下：電源(電壓恒定但未知)，四個定值電阻R1(5Ω)、R2(10Ω)、R3(15Ω)、R4(20Ω)，標有“×Ω1A”的滑動變阻器(阻值模糊不清)，電壓表(可用量程：0~3V、0~15V)，電流表(可用量程：0~0.6A)，導線、開關。

(1)設計并正確連接如圖甲所示的電路，把定值電阻R1接入圖甲中的A、B兩點之間，將滑動變阻器的滑片移到最______(選填“左”或“右”)端，閉合開關，移動滑動變阻器的滑片，使電壓表的示數為2V時，電流表的示數應為_______A。

(2)重復(1)的實驗步驟，分別再用定值電阻R2、R3、R4依次替換R1，根據所得的四次實驗數據繪制出I﹣R圖像，如圖乙所示，由圖像可得出的結論是：在導體兩端電壓一定時，通過導體的電流與導體的電阻成_____。

(3)當使用定值電阻R4進行實驗時，閉合開關前仍需將滑片移回阻值最大的位置，剛一閉合開關，就發現電壓表示數恰好為2V，為了用以上四個定值電阻完成實驗且確保電路安全，應控制A、B兩點之間的電壓在_____范圍內。

(4)在使用定值電阻R1和R4進行實驗過程中，讀取數據時，滑動變阻器消耗的電功率之比為_____。

(5)若實驗中發現R3電阻已損壞，臨時用3V 0.6W小燈泡替代該電阻，在原來實驗要求不變的情況下(保持2V不變)，還能完成此實驗嗎？_____，請說明原因__。

Answer 1

【答案】右 0.4 反比 2V~3V 4:1 不能 當電壓為2V時燈絲電阻溫度小于3V時的溫度，電阻也就小于3V時的電阻15Ω了。

【解析】

[1]閉合開關前，需將滑動變阻器的滑片移到阻值最大處，故將滑片移到最右端；

[2]電流表的示數：

；

[3]據圖可知隨電阻增大電流成比例的減小，電流與電阻的乘積即電壓不變，所以結論為：在導體兩端電壓一定時，通過導體的電流與導體的電阻成反比；

[4]因為R4的阻值最大，因此當R4接入電路時，將滑片移回阻值最大的位置，電壓表示數剛好為2V，說明R4兩端的最小電壓為2V，因此為了用以上四個定值電阻完成實驗且確保電路安全，應控制A、B兩點之間的電壓在大于2V；

由于電流表的量程為0.6A，因此定值電阻兩端允許的最大電壓：U最大=I最大R1=0.6A×5=3V；

故A、B兩點之間的電壓范圍為2V~3V；

[5]因為定值電阻兩端電壓相等，電源電壓不變，因此滑動變阻器兩端電壓也相等，由P=UI可得，滑動變阻器消耗的電功率之比：

P1：P4=I1：I4=0.4A：0.1A=4：1。

[6][7]由功率公式得：

，

小燈泡電阻隨溫度減小而減小，當電壓為3V時，電阻為15 。當電壓為2V時燈絲溫度小于3V時燈絲溫度，所以電阻就小于2V時的15 了。所以臨時用3V 0.6W小燈泡替代該電阻不能完成此實驗。