Question

14．小航和小組的同學(xué)使用以下實(shí)驗(yàn)器材：電壓為6V的電源．電流表、電壓表各一個(gè)，開(kāi)關(guān)一個(gè)，5Ω、10Ω、15Ω、30Ω的定值電阻各一個(gè)，小燈泡、規(guī)格為“20Ω 1A”的滑動(dòng)變阻器一個(gè)，導(dǎo)線(xiàn)若干．完成了下面的實(shí)驗(yàn)：

（1）在探究“電流與電壓關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，滑動(dòng)變阻器除保護(hù)電路外，還有改變電阻兩端的電壓的作用．
（2）在探究“電流和電阻的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，所測(cè)得的幾組電流、電壓值如下表所示，

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	1	2	3
電阻R/Ω	5	10	15
電流I/A	0.6	0.3	0.24

①由于操作不當(dāng)，導(dǎo)致一組數(shù)據(jù)存在錯(cuò)誤，請(qǐng)判斷第3次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)存在錯(cuò)誤．產(chǎn)生錯(cuò)誤的原因是沒(méi)有控制電阻兩端的電壓不變．
②如圖甲所示，連接好電路閉合開(kāi)關(guān)后發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)幾乎為零，電壓表示數(shù)接近電源電壓，可能的故障是電阻R斷路
（3）他做完實(shí)驗(yàn)后，把定值電阻換成小燈泡，又完成了“測(cè)量額定電壓是2.5V小燈泡電功率”的實(shí)驗(yàn)，如圖乙所示：
①請(qǐng)用筆畫(huà)線(xiàn)代替導(dǎo)線(xiàn)在圖乙中完成實(shí)物電路連接，要求滑片向左滑動(dòng)時(shí)燈泡亮度變亮．
②他要連接電路時(shí)，發(fā)現(xiàn)電流表的指針偏向左側(cè)無(wú)刻度處，原因可能是電流表沒(méi)有調(diào)零．解除故障后，正確連接電路，閉合開(kāi)關(guān)，他發(fā)現(xiàn)小燈泡過(guò)亮，為了完成實(shí)驗(yàn)，接下來(lái)他的操作是，立即斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，把滑動(dòng)變阻器阻值調(diào)到最大值；再閉合開(kāi)關(guān)，改變滑動(dòng)變阻器的阻值，記下各組對(duì)應(yīng)的電壓表和電流表的示數(shù)，并繪制了如圖丙所示圖象，根據(jù)圖象可知小燈泡的額定電流是0.25A；額定功率是0.625W；小航在計(jì)算燈絲電阻時(shí)將不同電壓時(shí)的電阻求平均值，這種做法是錯(cuò)誤的，原因是燈絲的電阻隨溫度的升高而增大．

Answer 1

分析 （1）探究電流與電壓的作用，需要改變電阻兩端的電壓，變阻器起到這個(gè)作用；
（2）①要得到電流與電阻的反比關(guān)系，需保持電阻兩端的電壓不變，由此分析；
②若電路中沒(méi)有電流，則可能發(fā)生斷路，電壓表示數(shù)接近電源電壓，則說(shuō)明與電壓表并聯(lián)的電路斷路；
（3）①電流表與燈泡串聯(lián)，滑動(dòng)變阻器應(yīng)一上一下接法；
②電流表、電壓表使用前需要調(diào)零，閉合開(kāi)關(guān)前滑片要處于電阻最大處；電流表讀數(shù)：確定使用的量程，確定每一個(gè)大格和每一個(gè)小格各代表多少；知道燈泡的額定電壓和額定電流，根據(jù)P=UI計(jì)算額定功率；利用曲線(xiàn)圖和額定電壓，確定燈泡的電流，再利用P=UI求出電功率；分析曲線(xiàn)變化確定小燈泡的電阻變化．

解答 解：（1）在探究“電流與電壓關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，需改變電阻兩端的電壓，滑動(dòng)變阻器除保護(hù)電路外，還有改變電阻兩端電壓的作用；
（2）①由表格中數(shù)據(jù)知，當(dāng)換用15Ω的電阻時(shí)，阻值為5Ω的3倍，但電流為0.24A，與0.6A不成3倍關(guān)系，可能沒(méi)有保持電阻兩端的電壓不變；
②電流表示數(shù)幾乎為零，說(shuō)明電路發(fā)生斷路，電壓表示數(shù)接近電源電壓，說(shuō)明與電壓表并聯(lián)的電路之外部分完全，可能是電阻斷路；
（3）①電流表與燈泡串聯(lián)，滑動(dòng)變阻器應(yīng)一上一下接法，電路圖如下圖：

②他要連接電路時(shí)，還沒(méi)有閉合開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)電流表指針偏向零刻度線(xiàn)的左邊，造成原因是電流表沒(méi)有調(diào)零；正確連接電路，閉合開(kāi)關(guān)，他發(fā)現(xiàn)小燈泡過(guò)亮，是滑動(dòng)變阻器阻值太小，接下來(lái)應(yīng)該斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，把滑動(dòng)變阻器的阻值調(diào)至最大值；根據(jù)圖象可知U=2.5V時(shí)，I=0.25A，則P=UI=2.5V×0.25A=0.625W；
燈絲的電阻隨溫度的升高而增大，圖中從原點(diǎn)到M點(diǎn)再到N點(diǎn)的曲線(xiàn)，可以看出小燈泡兩端電壓增大，電流也隨著增大，燈絲的溫度會(huì)升高，反映燈絲的電阻是變化的，所以不能求電阻的平均值．
故答案為：（1）改變電阻兩端的電壓；（2）①3；沒(méi)有控制電阻兩端的電壓不變；②電阻R斷路；（3）①見(jiàn)上圖；②電流表沒(méi)有調(diào)零；滑動(dòng)變阻器阻值調(diào)到最大值；  0.25；0.625；燈絲的電阻隨溫度的升高而增大．

點(diǎn)評(píng) 該題考查學(xué)生對(duì)于滑動(dòng)變阻器在實(shí)驗(yàn)中的作用、調(diào)節(jié)以及接入阻值的運(yùn)算的掌握程度．本題還考查了電流表的使用、電流表讀數(shù)、功率計(jì)算、故障分析等問(wèn)題．