Question

4．在緊張的中考復(fù)習(xí)中，小張同學(xué)和同桌小孟對(duì)物理的電學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了總結(jié)，為了更好的掌握實(shí)驗(yàn)，他們一起拿出了自己的實(shí)驗(yàn)器材，準(zhǔn)備重新回顧實(shí)驗(yàn)，其中有如下器材：電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、電源電壓6V、定值電阻R（分別為5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω）、導(dǎo)線若干，小張?jiān)O(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路如圖甲所示． 
（1）在探究“電流與電阻的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中：
①閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器滑片移至B（填“A”或“B”）端，起到保護(hù)電路元件安全的作用，電路連接好，小張閉合開關(guān)S，發(fā)現(xiàn)電壓表的指針反向偏轉(zhuǎn)如圖乙所示，這是由于電壓表正負(fù)接線柱接反引起的；小張糾正錯(cuò)誤后繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．
②小張先將R=25Ω的電阻接入，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片直到電壓表示數(shù)為2.5V，記下電流表示數(shù)，把R換為20Ω的電阻時(shí)，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片位置向A（填“A”或“B”）端移動(dòng)，使電壓表示數(shù)保持2.5V不變，同時(shí)記下電流表的示數(shù)，接著把R分別換成15Ω、10Ω、5Ω的電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．
③若要使所給的5個(gè)定值電阻依次接入電路中都能正常進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，應(yīng)該選取滑動(dòng)變阻器的最大阻值至少為35Ω．
④小張根據(jù)多次測(cè)量數(shù)據(jù)描繪出電流隨電阻變化的曲線如圖丙中的a圖象所示，由圖象可得結(jié)論：當(dāng)電壓一定時(shí)，導(dǎo)體中電流與電阻成反比．
⑤同組的小孟也利用電路和器材按同樣的電阻更換順序又進(jìn)行了一次實(shí)驗(yàn)，并根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)描繪出了如圖丙中的b所示的圖線，但小孟在操作中存在一個(gè)錯(cuò)誤，請(qǐng)你根據(jù)圖象分析，小孟在實(shí)驗(yàn)中的錯(cuò)誤是沒有控制電壓表示數(shù)為2.5V不變．

（2）順利完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)后，他們發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)盒中還有小燈泡，銘牌上標(biāo)有額定電壓為2.5V，于是想測(cè)一下燈泡的電阻．
①小孟用小燈泡代替定值電阻繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，連接完電路后，發(fā)現(xiàn)小燈泡微微發(fā)光，移動(dòng)滑片，小燈泡亮度不變，請(qǐng)你幫助小孟分析原因：將變阻器的下面兩個(gè)接線柱連入了電路中．
②小孟將電路連接正確后，閉合開關(guān)，條件變阻器的滑片，使小燈泡剛好正常發(fā)光，電流表的示數(shù)如圖丁所示，此時(shí)小燈泡的阻值是8.3Ω（小數(shù)點(diǎn)后保留一位）．
③實(shí)驗(yàn)中，小孟的小燈泡先由暗變亮，發(fā)出耀眼的光后被燒壞，為了避免燈絲燒斷，請(qǐng)你提出在調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的過程中應(yīng)注意的事項(xiàng)：眼睛應(yīng)注意觀察電壓表示數(shù)不能超過3V．．

Answer 1

分析 （1）閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器滑片移至阻值最大處即B端，起到保護(hù)電路元件安全的作用；
②根據(jù)控制變量法，研究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，需控制定值電阻的電壓相同，當(dāng)換上小電阻時(shí)，根據(jù)分壓原理確定電壓表示數(shù)的變化，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律結(jié)合分壓原理確定滑片移動(dòng)的方向；
③根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，求出變阻器分得的電壓，根據(jù)分壓原理，求出當(dāng)定值電阻最大時(shí)，滑動(dòng)變阻器連入電電路中的阻值；
④由圖象可知，電阻與對(duì)應(yīng)的電流之積為0.25，為一定值，據(jù)此回答；
⑤研究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，要控制電壓表示數(shù)不變；
（2）①小孟用小燈泡代替定值電阻繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，連接完電路后，發(fā)現(xiàn)小燈泡微微發(fā)光，說明電路中電流很小，移動(dòng)滑片，小燈泡亮度不變，即電流不變，說明變阻器失去了變阻的作用，據(jù)此分析；
②根據(jù)電流表小量程讀數(shù)，由歐姆定律求電阻大小；
③為避免燈損壞，眼睛應(yīng)注意觀察電壓表示數(shù)不能超過燈的額定電壓的五分之一．

解答 解：（1）在探究“電流與電阻的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中：
①閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器滑片移至阻值最大處即B端，起到保護(hù)電路元件安全的作用；
電路連接好，小張閉合開關(guān)S，發(fā)現(xiàn)電壓表的指針反向偏轉(zhuǎn)如圖乙所示，即指針反向偏轉(zhuǎn)，這是由于電壓表正負(fù)接線柱引起的；
②根據(jù)串聯(lián)分壓原理可知，將定值電阻由25Ω改接成20Ω的電阻，電阻變小，其分得的電壓變�。�
探究電流與電阻的實(shí)驗(yàn)中應(yīng)控制電壓不變，應(yīng)保持電阻兩端的電壓不變，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律可知，應(yīng)減小滑動(dòng)變阻器分得的電壓，由分壓原理可知，應(yīng)減小滑動(dòng)變阻器連入電路中的電阻，所以滑片應(yīng)向A端移動(dòng)，使電壓表的示數(shù)為2.5V；
③電源電壓6V，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，變阻器分得的電壓U_滑=6V-2.5V=3.5V，變阻器的電壓是定值電阻的$\frac{3.5V}{2.5V}$=1.4倍，根據(jù)分壓原理，變阻器的電阻是定值電阻的$\frac{3.5V}{2.5V}$=1.4倍；當(dāng)定值電阻最大為25Ω時(shí)，該選取滑動(dòng)變阻器的最大阻值至少為1.4×25Ω=35Ω；
④小張根據(jù)多次測(cè)量數(shù)據(jù)描繪出電流隨電阻變化的曲線如圖丙中的a圖象所示，由圖象可知，電阻與對(duì)應(yīng)的電流之積為2.5，為一定值，故可得結(jié)論：當(dāng)電壓一定時(shí)，導(dǎo)體中電流與電阻成反比；
⑤同組的小孟也利用電路和器材按同樣的電阻更換順序又進(jìn)行了一次實(shí)驗(yàn)，并根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)描繪出了如圖丙中的b所示的圖線，由圖可知，當(dāng)電阻分別為5Ω、10Ω時(shí)，對(duì)應(yīng)的電流分別為0.3A和0.2A，根據(jù)歐姆定律的變形公式U=IR可知，電壓表示數(shù)分別為1.5V和2V，沒有控制電壓表示數(shù)為2.5V不變；
（2）①小孟用小燈泡代替定值電阻繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，連接完電路后，發(fā)現(xiàn)小燈泡微微發(fā)光，說明電路中電流很小，移動(dòng)滑片，小燈泡亮度不變，即電流不變，說明變阻器失去了變阻的作用，原因是將變阻器的下面兩個(gè)接線柱連入了電路；
②小孟將電路連接正確后，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)變阻器的滑片，使小燈泡剛好正常發(fā)光，電流表的示數(shù)如圖丁所示，圖中電流表分度值為0.02A，示數(shù)為0.3A，此時(shí)小燈泡的阻值：
R=$\frac{U}{I}=\frac{2.5V}{0.3A}$≈8.3Ω；
③在調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的過程中，眼睛應(yīng)注意觀察電壓表的示數(shù)不超過燈的額定電壓的五分之一，即電壓表示數(shù)不能超過3V．
故答案為：
（1）①B、電壓表正負(fù)接線柱接反；②A；③35；④反比；⑤沒有控制電壓表示數(shù)為2.5V不變；
（2）①將變阻器的下面兩個(gè)接線柱連入了電路中；②8.3；③眼睛應(yīng)注意觀察電壓表示數(shù)不能超過3V．

點(diǎn)評(píng) 本題電流與電阻的關(guān)系，考查注意事項(xiàng)、器材的選擇，數(shù)據(jù)的分析、控制變量法的運(yùn)用，同時(shí)也考查了測(cè)燈的電阻實(shí)驗(yàn)，涉及故障分析、電流表讀數(shù)、電阻計(jì)算和注意事項(xiàng)．