Question

【題目】小軍用如圖所示的電路探究“通過導體的電流與導體兩端電壓的關系”．

（1）小軍連接的電路有一處錯誤，請只改動一根導線，使電路連接正確（在應改動的導線上打“×”，用筆畫線代替導線畫出正確的接法）

（2）小軍改正錯誤后，在開關閉合前，滑動變阻器的滑片應放在最 （選填“右”或“左”）端．開關閉合后，發(fā)現(xiàn)電壓表無示數(shù)，電流表有示數(shù)，電路可能的故障是 ．

（3）圖乙時他解決故障后某次實驗的電流表和電壓表示數(shù)，則小軍選擇的定值電阻是 Ω．若使電壓表的示數(shù)變大，小軍應將滑動變阻器的滑片向 （選填“左”或“右”）移動．

（4）小軍進行了多次實驗后，繪制了定值電阻的電流隨電壓變化的圖象（如圖丙所示）．正確的圖象是 （選填“A”或“B”）．

（5）小軍看到實驗桌上有一個額定電壓為U的小燈泡，他想挑戰(zhàn)只用一只電流表測量該小燈泡的額定功率．小軍又找來一個已知阻值的定值電阻R0和兩個開關S1，S2，設計了如圖所示的電路圖，請補全小軍的實驗步驟．

①只閉合開關S和 （選填“S1”或“S2”），調節(jié)滑動變阻器的滑片，使電流表的示數(shù)為 ；

②只閉合開關S和 （選填“S1”或“S2”），保持滑動變阻器的滑片位置不變，讀出此時電流表的示數(shù)為I；

③則小燈泡的額定功率的表達式為：P額= （用字母表示）．

（6）小軍又想探究“通過導體的電流與導體電阻的關系”．他利用如圖戍所示的電路圖，選擇三個阻值分別為5Ω、10Ω、20Ω的定值電阻．規(guī)格為“10Ω 1A”的滑動變阻器．若他想三次實驗中控制電壓表的示數(shù)為2V不變，則電源電壓的選取范圍是2V～ V．

Answer 1

【答案】（1）如圖所示；

（2）左 電阻R短路；

（3）10； 右；

（4）A

（5）①S2；； ②S1；③U×（I﹣）；

（6）3

【解析】

試題分析：（1）電壓表應并聯(lián)在定值阻的兩端；

（2）開關閉合前，應將滑片移至最大阻值處；電流表有示數(shù)，應排除斷路，電壓表無示數(shù)，故障可能是與電壓表并聯(lián)的電路短路；

（3）認清電流表、電壓表的小量程的分度值讀數(shù)，根據(jù)歐姆定律求電阻大��；

（4）電阻不變，電流與電壓成正比

（5）根據(jù)并聯(lián)電路電壓相等的特點判斷燈泡正常發(fā)光時電流表的示數(shù)，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點得出燈泡發(fā)光時的電流值，得出電功率的表達式；

（6）根據(jù)最大的定值電阻來計算最大電壓值．

解：（1）圖中電壓表并聯(lián)在燈泡與滑動變阻器的兩端了，應將電壓表并聯(lián)在燈泡的兩端，這樣才能完成探究實驗，改正后的實物圖如圖所示；

（2）圖中滑動變阻器滑片右邊的電阻絲連入電路，為保護電路元件的安全，應將滑片移至最左端，使其接入電路的阻值最大；

開關閉合后，電流表有示數(shù)，說明電路中沒有斷路故障；電壓表無示數(shù)，則可能是與電壓表并聯(lián)的電阻R短路；

（3）由圖乙知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.24A；電壓表的量程為0～3V，分度值為0.1V，示數(shù)為2.4V；

所以定值電阻R==10Ω；

要使電壓表的示數(shù)變大，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的特點可知，應減小滑動變阻器的電壓；由分壓原理可知，應減小滑動變阻器接入電路的阻值，故應將滑片向右滑動；

（4）由于電阻R是定值電阻，所以，其電流與電壓成正比，故選A；

（5）①首先只閉合S和S2，定值電阻與燈泡并聯(lián)后與變阻器串聯(lián)，此時電流表測量通過定值電阻R0的電流；

當燈泡正常發(fā)光時，由于并聯(lián)電路各支路兩端電壓相等，則定值電阻兩端電壓也為U；

所以，此時通過定值電阻R0的電流為I0=，即當電流表示數(shù)為為時，燈泡一定正常發(fā)光；

所以，只閉合S和S2，調節(jié)滑動變阻器的滑片，使電流表的示數(shù)為；

②只閉合S和S1，電路仍然是定值電阻與燈泡并聯(lián)后與變阻器串聯(lián)，但此時電流表測量干路電流I，由于滑動變阻器的滑片位置不變，R0和燈兩端的電壓不變，燈泡仍正常發(fā)光，通過定值電阻的電流不變，根據(jù)并聯(lián)電路的特點，此時燈正常發(fā)光的電流：I額=I﹣I0=I﹣，則燈泡的額定功率P額=U額I額=U×（I﹣）；

（6）定值電阻兩端的電壓始終為2V不變，當用20Ω定值電阻做實驗時，滑動變阻器接入電路的阻值最大為10Ω時，此時滑動變阻器兩端的電壓最大，電源電壓即為最大值．根據(jù)分壓原理有：，所以滑動變阻器的電壓U滑=×UR=×2V=1V，則電源電壓的最大值為：U總大=1V+2V=3V．

由上分析知，電源電壓的范圍是2V～3V之間．

故答案為：

（1）如圖所示；

（2）左 電阻R短路；

（3）10； 右；

（4）A

（5）①S2；； ②S1；③U×（I﹣）；

（6）3．