Question

11．甲、乙兩小組探究“電流與電壓和電阻的關(guān)系”．實(shí)驗(yàn)室提供的實(shí)驗(yàn)器材有：電源（電壓恒為4.5V），電流表、電壓表各一個(gè)，開(kāi)關(guān)一個(gè)，四個(gè)定值電阻（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω），兩只滑動(dòng)變阻器（規(guī)格分別為“20Ω 2A”“50Ω 1A”），小燈泡一只（額定電壓為2.5V），導(dǎo)線若干．

（1）甲小組探究“電流與電壓的關(guān)系”．
①請(qǐng)你根據(jù)圖甲的電路圖用筆畫線代替導(dǎo)線將圖乙中的實(shí)物電路連接完整．
②他們將5Ω的電阻接入電路，檢查無(wú)誤后閉合開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)電壓表無(wú)示數(shù)，電流表有示數(shù)，造成這一現(xiàn)象的原因可能是定值電阻短路（寫出一條即可）．
③排除故障后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)如下表，由此可得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是電阻一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端電壓成正比．

電壓U/V	1.0	1.5	3.0
電流I/A	0.2	0.3	0.6

（2）乙小組探究“電流與電阻的關(guān)系”．
①將5Ω的電阻接入電路，檢查無(wú)誤后閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑片，使電壓表的示數(shù)為1.5V，并記下相應(yīng)的電流值．再用10Ω的電阻替代5Ω的電阻，此時(shí)滑片應(yīng)向左（填“左”或“右”）端移動(dòng)直到電壓表的示數(shù)為1.5V，讀出電流表的示數(shù)．
②為了完成用四個(gè)定值電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，應(yīng)選擇滑動(dòng)變阻器的規(guī)格是50Ω 1A．
③他們用小燈泡替換定值電阻，移動(dòng)滑片，使小燈泡正常發(fā)光，電流表示數(shù)如圖丙所示，則小燈泡的額定功率是0.85W．

Answer 1

分析 （1）①由電路圖可知，電壓表與電阻R并聯(lián)，然后根據(jù)電流從正接線流入，負(fù)接線柱流出將電流表接入電路中；
②電流表有示數(shù)，表明電流表所在電路接通；電壓表無(wú)示數(shù)表明電阻短路，或電壓表斷路，或電壓表短路；
③電阻一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比；
（2）①當(dāng)將電阻由5Ω更換為10Ω后，定值電阻阻值變大，定值電阻分壓變大，滑動(dòng)變阻器分壓變小，為保證電阻兩端電壓不變，應(yīng)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，使滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值變大，使定值電阻兩端電壓保持1.5V不變．
②滑動(dòng)變阻器最大阻值太小，滑動(dòng)變阻器的最大分壓太小，定值電阻不能達(dá)到1.5V，為使實(shí)驗(yàn)?zāi)苷�常進(jìn)行，可以更換最大阻值大的滑動(dòng)變阻器或使定值電阻兩端電壓變大．
③確定電流表選擇的量程和最小分度值，讀出示數(shù)，根據(jù)P=UI計(jì)算出額電功率．

解答 解：
（1）①把定值電阻、滑動(dòng)變阻器串聯(lián)接入電路，電壓表并聯(lián)在電阻兩端，注意滑動(dòng)變阻器已接了左下角的接線柱，所以應(yīng)將其上面的一個(gè)接線柱接入電路中，如圖所示：

②閉合開(kāi)關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片要處在使電路阻值最大的位置，即處于左端；
③電流表有示數(shù)，表明電路接通；電壓表無(wú)示數(shù)表明定值電阻短路，電壓表相當(dāng)與和一段導(dǎo)線并聯(lián)，故無(wú)示數(shù)；或者電壓表斷路（或電壓表短路）；
④分析數(shù)據(jù)可得出結(jié)論：電阻一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比；
（2）①定值電阻由5Ω更換為10Ω后，定值電阻分壓變大，大于原來(lái)的電壓，為保持定值電阻兩端電壓不變，由電路圖可知，應(yīng)向左移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，增大滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，增大滑動(dòng)變阻器的分壓，使定值電阻兩端電壓減小到原來(lái)的1.5V，保持定值電阻兩端電壓一定．
②實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)定值電阻是20Ω時(shí)，流過(guò)電路的電流I=$\frac{1.5V}{20Ω}$=0.075A，
滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值應(yīng)為R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{4.5V-1.5V}{0.075A}$=40Ω＞20Ω，
為使實(shí)驗(yàn)?zāi)茼樌�進(jìn)行，可以更換最大阻值較大的滑動(dòng)變阻器，使用規(guī)格為“50Ω 1A”的滑動(dòng)變阻器，使定值電阻兩端的電壓變小，等于1.5V；
③①電流表選擇0～0.6A量程，最小分度值為0.02A，示數(shù)為0.34A，
小燈泡的額電功率P=UI=2.5V×0.34A=0.85W．
故答案為：（1）①見(jiàn)上圖；②定值電阻短路；③電阻一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端電壓成正比；（2）①左；1.5；②50Ω、1A；③0.85．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了連接電路圖、滑動(dòng)變阻器的調(diào)節(jié)、實(shí)驗(yàn)方案的改進(jìn)等問(wèn)題，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用了控制變量法，解題時(shí)注意該方法的應(yīng)用．