Question

2．某實(shí)驗(yàn)小組用如圖甲所示的電路來(lái)做電學(xué)實(shí)驗(yàn)，選擇的器材為：電壓恒為4.5V的電源，阻值為5Ω、10Ω、15Ω和未知阻值的定值電阻各一個(gè)，“10Ω 1A”
的滑動(dòng)變阻器一個(gè)，學(xué)生用電流表（0～0.6A  0～3A）、電壓表（0～3V  0～15V）各一只，開關(guān)和導(dǎo)線若干．
（1）甲同學(xué)正確連接好電路后，分別將5Ω、10Ω、15Ω的電阻替換圖甲電路中的R．并通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器來(lái)控制電阻兩端的電壓一定時(shí)，讀取電流表的示數(shù)．他這樣做是為了探究電流與電阻的關(guān)系．若干甲同學(xué)選擇控制電阻兩端的電壓為2V不變，當(dāng)他用10Ω的定值電阻替換了5Ω的定值電阻后，繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，無(wú)論怎樣移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，電壓表的示數(shù)都無(wú)法降低到2V，原因是滑動(dòng)變阻器的最大阻值太小．
（2）乙同學(xué)將圖甲電路中的R取下，用兩只手分別捏著電路A、B兩端的導(dǎo)線，想測(cè)量自身的電阻大�。�約1kΩ左右），結(jié)果不成功．原因是電流太�。�電壓太小）．
（3）丙同學(xué)在實(shí)驗(yàn)時(shí)，用額定電壓為“2.5V”的小燈泡L₁替換定值電阻，像測(cè)量L₁的額定功率，可是不慎電壓表掉在地上摔壞了．老師又給他提供了一個(gè)標(biāo)有“2.5V 1.25W”的小燈泡L₂和兩個(gè)開關(guān)S₁、S₂，讓他設(shè)計(jì)測(cè)量方案．他靈機(jī)一動(dòng)，設(shè)計(jì)了如圖乙所示的電路圖，同樣完成了實(shí)驗(yàn)．請(qǐng)你將下列實(shí)驗(yàn)過程補(bǔ)充完整：
①閉合開關(guān)S、S₂，斷開S₁（填S₁、S₂、S₃的通斷情況），調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，使電流表示數(shù)為0.5A；
②閉合開關(guān)S、S₁，斷開S₂（填S₁、S₂、S₃的通斷情況），保持滑動(dòng)變阻器的滑片位置不變，記錄電流表的示數(shù)為I；
③小燈泡L₁的額定功率的表達(dá)式為P_額=2.5V×（I-0.5A）．

Answer 1

分析 （1）探究電流與電阻關(guān)系時(shí)，要控制電阻兩端的電壓不變，改變接入電路中電阻的大小；電路連接無(wú)誤，就要從滑動(dòng)變阻器的調(diào)節(jié)作用或者器材的選取去考慮其調(diào)節(jié)不到2V的原因．
（2）根據(jù)圖甲電路中的電壓，結(jié)合歐姆定律分析即可．
（3）由電路圖可知，開關(guān)S、S₂閉合，斷開S₁時(shí)，兩燈泡并聯(lián)后與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電流表測(cè)L₂的電流，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使通過燈泡L₂的電流等于額定電流時(shí)并聯(lián)部分的電壓為2.5V；保持滑片的位置不變，閉合開關(guān)S、S₁閉合，斷開S₂時(shí)，兩燈泡扔并聯(lián)，電流表測(cè)干路電流，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)求出通過L₁的電流，根據(jù)P=UI求出燈泡L₁額定功率．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)過程中，控制電阻兩端的電壓不變，改變電阻的大小，讀取與該電阻對(duì)應(yīng)的電流值，是探究電流與電阻的關(guān)系；
電源電壓為4.5V，當(dāng)定值電阻為10Ω時(shí)，要使定值電阻兩端的電壓保持2V不變，根據(jù)串聯(lián)電路中電壓的分配與電阻的關(guān)系可知，此時(shí)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓為U=4.5V-2V=2.5V，電路中電流I=$\frac{{U}_{R}}{R}$=$\frac{2V}{10Ω}$=0.2A，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值最小為：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.2A}$=12.5Ω，而接入的滑動(dòng)變阻器的最大阻值為10Ω，所以，滑動(dòng)變阻器的最大值太小．
（2）因?yàn)樽陨淼碾娮璐笮。�約1kΩ左右），由圖甲可知，電源電壓為1.5V，由I=$\frac{U}{R}$可知，電流太小，所以結(jié)果不成功．
（3）由電路圖可知，
①當(dāng)開關(guān)S、S₂閉合，斷開S₁時(shí)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，使電流表示數(shù)I₁=$\frac{{P}_{1}}{{U}_{1}}$=$\frac{1.25W}{2.5V}$=0.5A，此時(shí)并聯(lián)部分的電壓為2.5V；
②保持滑片的位置不變，閉合開關(guān)S、S₁，斷開S₂時(shí)，兩燈泡仍并聯(lián)，電流表測(cè)干路電流I；
③因并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和，
所以，通過L₁的電流：
I₁=I-I₂=I-0.5A，
因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，
所以，L₁額定功率：
P_額=UI₁=2.5V×（I-0.5A）．
故答案為：（1）電阻；滑動(dòng)變阻器的最大阻值太小；
（2）電流太�。�電壓太小）；
（3）①閉合開關(guān)S、S₂，斷開S₁； 0.5；②閉合開關(guān)S、S₁，斷開S₂；
③2.5V×（I-0.5A）．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了探究電流與電阻關(guān)系的實(shí)驗(yàn)和測(cè)量小燈泡額定功率的實(shí)驗(yàn)，明白圖乙電路圖的工作原理是關(guān)鍵．