Question

6．小明同學(xué)完成了下面的實(shí)驗(yàn)：

（1）小明根據(jù)電路圖甲連接的實(shí)物圖乙．閉合開(kāi)關(guān)后，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，發(fā)現(xiàn)電流表無(wú)示數(shù)；經(jīng)檢查，是由于一根導(dǎo)線(xiàn)連接錯(cuò)誤．請(qǐng)你在實(shí)物圖中連接錯(cuò)誤的導(dǎo)線(xiàn)上打“×”并補(bǔ)畫(huà)出正確的連線(xiàn)．
（a）在探究“電流與電壓關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)滑動(dòng)變阻器除保護(hù)電路外，還有的改變電阻的電壓，多次測(cè)量，得出具有普遍性的結(jié)論作用．
（b）在探究“電流和電阻的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，定值電阻R₁由10Ω換成5Ω時(shí)，接下來(lái)滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)向左（選填“左”或“右”）調(diào)節(jié)；若電源電壓為6V，R₁的可選最大電阻為20Ω，為保證電阻R₁兩端的電壓為2V，那么滑動(dòng)變阻器R₂阻值應(yīng)不小于40Ω．
（2）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)，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)變阻器的阻值調(diào)至最大值；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．燈絲的電阻是變化（填“變化”或“不變”）你認(rèn)為造成結(jié)果的原因是燈絲的電阻隨溫度的變化（升高）而變化（增大）．

Answer 1

分析 （1）電壓表應(yīng)并聯(lián)在定值電阻的兩端；
（a）電流與電壓和電阻有關(guān)，要探究電流與電壓的關(guān)系，應(yīng)保持電阻不變，改變電壓的大小，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的目的判斷滑動(dòng)變阻器的作用；
（b）在探究“電流與電阻的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，要保持電阻兩端的電壓不變，
定值電阻R₁由10Ω換成5Ω時(shí)，根據(jù)分壓原理確定值電阻電壓的變化，再由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律結(jié)合分壓原理確定變阻器滑片移動(dòng)的方向；
根據(jù)串聯(lián)電路的電壓規(guī)律，求出變阻器分得的電壓，結(jié)合歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器R₂阻值的最小值；
（2）為保護(hù)電路，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．
根據(jù)圖中，電流隨電壓的變化，再利用P=UI判斷電功率的變化根據(jù)燈絲的電阻隨溫度的升高而增大分析小燈泡的電阻變化．

解答 解：
（1）原電路中，電壓表串聯(lián)在電路中了，是錯(cuò)誤的，將電壓表并聯(lián)在定值電阻的兩端，如下圖所示：

（a）探究電流與電壓的關(guān)系時(shí)，應(yīng)保持電阻不變，滑動(dòng)變阻器除保護(hù)電路外，還有改變電阻的電壓，多次測(cè)量，得出具有普遍性的結(jié)論的作用；
（b）在探究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，要保持電阻兩端的電壓不變，
實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，定值電阻R₁由10Ω變?yōu)?Ω時(shí)，如果滑片不動(dòng)，根據(jù)分壓原理，則定值電阻兩端的電壓變小，電壓表示數(shù)變小，實(shí)驗(yàn)中要保持電壓表示數(shù)不變，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，應(yīng)減小變阻器分得的電壓，根據(jù)分壓原理，變阻器連入電路中的電阻應(yīng)減小，則滑動(dòng)變阻器滑片應(yīng)該向左移動(dòng)；
由于U₁=2V，R₁=20Ω，則電路中的電流為I=I₁=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{1}}=\frac{2V}{20Ω}$=0.1A，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，
滑動(dòng)變阻器兩端電壓為U₂=U-U₁=6V-2V=4V，變阻器連入電路中的電阻R₂=$\frac{{U}_{2}}{I}$=$\frac{4V}{0.1A}$=40Ω，即滑動(dòng)變阻器阻值不小于40Ω；
（2）正確連接電路，閉合開(kāi)關(guān)，他發(fā)現(xiàn)小燈泡過(guò)亮，說(shuō)明電路中電流過(guò)大，是滑動(dòng)變阻器連入電路中阻值太小的原因，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)圖象可知額定電壓U=2.5V時(shí)，對(duì)應(yīng)的電流I=0.25A，則燈的額定功率P=UI=2.5V×0.25A=0.625W；
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，根據(jù)P=UI燈的功率也增大，燈絲的溫度升高，燈絲的電阻增大；
故答案為：（1）如上圖所示：
（a）改變電阻的電壓，多次測(cè)量，得出具有普遍性的結(jié)論；（b）左；40；
（2）滑動(dòng)變阻器的阻值調(diào)至最大值；0.25A；0.625；變化；燈絲的電阻隨溫度的變化（升高）而變化（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)算的掌握程度及控制變量法及影響電阻大小的因素．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，綜合性較強(qiáng)．