Question

18．某小組同學(xué)用圖甲的電路圖探究歐姆定律，實驗中他們所用的定值電阻分別是5Ω、10Ω、20Ω，電源電壓為3V不變．

（1）如圖甲所示，是小華所連接的不完整實驗電路，請你補(bǔ)充完整．
（2）閉合開關(guān)，移動滑動變阻器的滑片P，發(fā)現(xiàn)電壓表、電流表均無示數(shù)，原因可能是下列中的哪一種：D（只填選項）
A．定值電阻斷路   B．電壓表斷路   C．電流表短路   D．滑動變阻器斷路
（3）在探究“導(dǎo)體中的電流跟電阻的關(guān)系”時，小華將5Ω的電阻接入電路，電壓表如圖乙所示．后把定值電阻由5Ω換成10Ω，閉合開關(guān)后，下一步的操作是：將變阻器的滑片P向右（填“左”或“右”）移動直至電壓表示數(shù)為2V． 若要完成整個實驗，選擇的滑動變阻器的最大阻值至少為10Ω．
（4）上述探究結(jié)束后，該組同學(xué)選擇原來的電源和兩只燈泡L₁“2.5V 0.3A”和L₂“3.8V 0.3A”，設(shè)計的電路如圖丙所示，探究“電功率跟電流、電壓的關(guān)系”．
①此實驗設(shè)計是為了探究電功率與電壓的關(guān)系，通過燈泡亮度判斷來電功率的大小．
②為了探究電功率與電流的關(guān)系，小明認(rèn)為，利用圖丙電路只要通過移動滑動變阻器，改變電流觀察燈L₁或L₂亮度的變化，即可得出結(jié)論．請說出小明同學(xué)的方案是否合理？并說出你的理由．不合理，沒有控制電壓相同．
（5）某小組想測量小燈泡的額定功率，設(shè)計了下列兩個電路圖，圖中的電源電壓U保持不變，小燈泡的額定電壓為U₀，且U＞U₀，定值電阻的阻值為R．則丁圖是不正確（選填“正確”或“不正確”）的，戊圖的錯誤是電壓表正負(fù)接線柱反了，請你用戊圖中提供的器材重新設(shè)計電路，將設(shè)計的電路圖畫在戌圖方框中．

Answer 1

分析 （1）把電流表、電阻串聯(lián)接入電路，完成電路連接；
（2）根據(jù)電路故障現(xiàn)象分析電路故障原因；
（3）探究電流與電阻的關(guān)系應(yīng)控制電阻兩端電壓不變，應(yīng)用串聯(lián)電路特點與歐姆定律求出滑動變阻器接入電路的最大阻值，然后選擇滑動變阻器．
（4）燈泡亮度由燈泡實際功率決定，燈泡實際功率越大，燈泡越亮；探究功率與電流的關(guān)系，應(yīng)控制電壓相等而電流不同；
（5）小燈泡的額定功率等于額定電壓和額定電流的乘積，小燈泡的額定電壓U0已知，關(guān)鍵是測出額定電流．可以不考慮S₁和滑動變電阻的作用，假設(shè)都是閉合狀態(tài)，分別分析每個電路的開關(guān)及電流表和電壓表的關(guān)系，看哪一個電路圖能測量出燈泡的額定電流．

解答 解：（1）把電流表與電阻串聯(lián)接入電路，實物電路圖如圖所示：

（2）如果滑動變阻器斷路，燈泡不亮，電流表與電壓表都沒有示數(shù)；
（3）電壓表量程為0～3V，由圖示電壓表可知，其分度值為0.1V，示數(shù)為2V；
在探究“導(dǎo)體中的電流跟電阻的關(guān)系”時，應(yīng)控制電阻兩端電壓不變，把定值電阻由5Ω換成10Ω，閉合開關(guān)后，定值電阻兩端電壓變大，為保持電阻兩端電壓不變，應(yīng)增大滑動變阻器分壓應(yīng)將變阻器的滑片P向右移動直至電壓表示數(shù)為2V為止． 電源電壓為3V，定值電阻兩端電壓為2V，則滑動變阻器兩端電壓為3V-2V=1V，串聯(lián)電路電流相等，電阻兩端電壓與電阻阻值成正比，電阻兩端電壓是滑動變阻器兩端電壓的2倍，電阻阻值是滑動變阻器接入電路阻值的2倍，電阻最大阻值為20Ω，要完成整個實驗，滑動變阻器接入電路的最大阻值為10Ω，要完成實驗，選擇的滑動變阻器的最大阻值至少為10Ω．
（4）上述探究結(jié)束后，該組同學(xué)選擇原來的電源和兩只燈泡L₁“2.5V 0.3A”和L₂“3.8V 0.3A”，設(shè)計的電路如圖丙所示，探究“電功率跟電流、電壓的關(guān)系”．
①燈泡亮度由燈泡實際功率決定，燈泡實際功率越大，燈泡越亮，可以根據(jù)燈泡的亮暗比較燈泡電功率的大�。�
②探究電功率與電流的關(guān)系，應(yīng)控制燈泡兩端電壓相等而電流不同，利用圖丙電路只要通過移動滑動變阻器，改變電流觀察燈L₁或L₂亮度的變化時，電壓與電流同時在改變，未控制電壓一定，小明的方案不合理．
（5）不論怎樣閉合、斷開各開關(guān)，都不能確定燈泡是否正常發(fā)光，故不能測出燈泡的額定功率；測出燈泡兩端的電壓，S₂閉合S₃斷開時，電流表把燈泡短路，燈泡不發(fā)光；S₂斷開S₃閉合時，電流表把電阻短路；兩個都閉合或斷開時，電流表均無示數(shù)，故丁圖不能測出燈泡的額定功率；戊圖中閉合開關(guān)S₂，電壓表上端為正接線柱，下端為負(fù)接線柱；只閉合開關(guān)S₃，電壓表上端為負(fù)接線柱，下端為正接線柱，又不能更改電路，所以其中有一次電壓表接線柱一定接反，不能讀出電壓表示數(shù)；修改后的圖示如下：

故答案為：
（1）見上圖；（2）D；（3）右；2；10；（4）燈泡亮度；不合理，沒有控制電壓相同；
（5）不正確；電壓表正負(fù)接線柱反了；見上圖．

點評 本題考查了連接實物電路圖、電路故障分析、電流表讀數(shù)、實驗現(xiàn)象分析、實驗電路分析等問題，連接電路圖時注意電表量程的選擇；（5）考查了測燈泡額定功率問題，分析電路圖，判斷能不能測出燈泡正常發(fā)光時流過它的電流是解題的關(guān)鍵；分析開關(guān)閉合與斷開時電路的連接情況，綜合性較強(qiáng)，很容易出錯．