Question

【題目】在探究“電流與電阻關系”的實驗中，實驗器材：兩節新干電池，3個定值電阻（R1＝5Ω、R2＝10Ω、R3＝20Ω），規格為“15Ω 1A”的滑動變阻器、電壓表、電流表、開關各一個，導線若干。實驗步驟如下：

（1）連接電路時，開關應處于_____（填“閉合”或“斷開”）狀態。

（2）小明連接了圖甲所示的部分電路，請用筆畫線代替導線，將實物電路連接完整，要求滑片向左移動時電流變小。

（______）

（3）連好電路后，按下列步驟進行實驗。

①將R1接入電路，調節滑動變阻器的滑片，使電壓表的示數為1.5V，記下電流表的示數I1。

②用R2替換R1接入電路閉合開關后，接下來的操作是_____，記下電流表的示數I2。

③用R3替換R2接入電路，發現無論怎樣移動滑片，電壓表的示數始終大于1.5V，請寫出一種使電壓表示數能達到1.5V的辦法：_____。

④問題解決后，小明繪制如圖乙所示的I﹣R圖象，得出結論：電壓一定時，通過導體的電流跟導體的電阻成_____比。

（4）探究完電流與電阻的關系后，小明利用如圖丙所示的電路圖測小燈泡的額定功率，選取的小燈泡上標有“0.3A”字樣，估計它的額定功率為1.5W，電流表的“0～0.6A”和“0～3A”量程完好，電壓表的“0～3V”量程完好，“0～15V”量程已損壞，滑動變阻器的銘牌標有“50Ω 1A”字樣。連接電路時，小明實驗操作正確，閉合開關時，電流表和電壓表的示數分別為0.2A和2V；接著他邊思考邊實驗，改進電路后，當將滑動變阻器的滑片P移至中點（連入電路中的電阻為25Ω）時，燈泡正常發光。小明根據測量的數據算出了燈泡的額定功率。

根據以上的敘述回答下列問題。

①該同學判斷小燈泡正常發光的依據是_____。

②請在虛線框內畫出小明改進后的電路圖。

（______）

③小燈泡的額定功率是_____W。

Answer 1

【答案】斷開 移動滑動變阻器的滑片P，使電壓表示數為1.5V 詳見解析 反 電流表的示數為0.3A 1.35

【解析】

(1)[1]為了保護電路，連接電路時，開關應斷開；

(2)[2]滑片向左移動時電流變小，說明變阻器連入電路的電阻增大，滑動變阻器接右下接線柱，與定值電阻串聯；因為電源電壓為2節新電池，電源電壓為3V，電路的最小電阻為5Ω，電路的最大電流為：

I==0.6A，

所以電流表選用0﹣0.6A的量程，且電流表串聯在電路中，如下圖所示：

(3)①當電路中接入的電阻為R1時，移動滑動變阻器的滑片P，使電壓表的示數為1.5V，讀出電流表的示數I1；

②[3]用R2替換R1接入電路，移動滑動變阻器的滑片P，使電壓表示數為1.5V，讀出電流表的示數I2；

③[4]用R3替換R2接入電路時，無論怎樣移動滑動變阻器的滑片，都無法使電壓表的示數達到1.5V，可能是滑動變阻器最大阻值太小，滑動變阻器分壓太小，使電阻R兩端的電壓過大造成的；或是由于控制的定值電阻兩端的電壓太小造成的；或是電源電壓太大。解決的辦法：換用最大阻值更大的滑動變阻器（或換用電壓較低的電源）；

④[5]由圖乙可知：電壓一定時，通過導體的電流跟導體的電阻成反比；

(4)①[6]當電流表示數等于燈泡額定電流0.3A時，燈泡正常發光；

②[7]燈泡額定電壓約為

UL==5V＞3V，

而電壓表0～15V量程已經損壞，因此不能用電壓表測燈泡電壓，可以把電源、開關、滑動變阻器、燈泡、電流表組成串聯電路，實驗電路圖如圖所示：

③[8]閉合開關時滑動變阻器接入電路的阻值為其最大阻值50Ω，電源電壓

U＝UV+IR滑最大＝2V+0.2A×50Ω＝12V；

燈泡正常發光時，滑動變阻器接入電路的阻值是25Ω，燈泡兩端電壓

UL′＝U﹣I′R＝12V﹣0.3A×25Ω＝4.5V，

燈泡額定功率

PL＝UL′I′＝4.5V×0.3A＝1.35W。