Question

1．如圖所示，某小組利用以下器材做電學(xué)實(shí)驗(yàn)，老師提供的實(shí)驗(yàn)器材有：電源（電壓恒為4.5V），電流表、電壓表各一個，開關(guān)一個，四個定值電阻（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω），兩只滑動變阻器（規(guī)格分別為“20Ω2A”、“50Ω1A”），導(dǎo)線若干．

（1）甲小組探究“電流與電壓的關(guān)系”
①請你根據(jù)圖甲的電路圖用筆畫線代替導(dǎo)線將圖乙中的實(shí)物電路連接完整．
②閉合開關(guān)前，要將滑動變阻器的滑片移至左端（選填“左”或“右”）
③他們將5Ω的電阻接入電路，檢查無誤后閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電壓表無示數(shù)電流表有示數(shù)，造成這一現(xiàn)象的原因可能是定值電阻短路（寫出一條即可）
④排除故障后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)如表，由此可得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是電阻一定時，導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比．

電壓U/V	1.0	1.5	3.0
電流I/A	0.2	0.3	0.6

（2）乙小組探究“電流與電阻的關(guān)系”
①將5Ω的電阻接入電路，檢查無誤后閉合開關(guān)，移動滑片，使電壓表的示數(shù)為1.5V，并記下相應(yīng)的電流值．再用10Ω的電阻替代5Ω的電阻，此時滑片應(yīng)向左（選填“左”或“右”）端移動，移動滑動變阻器的目的是保持定值電阻兩端電壓一定．
②為了完成用四個定值電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，應(yīng)選擇滑動變阻器的規(guī)格是50Ω、1A
（3）他們把圖甲中的定值電阻換成額定電壓為2.5V的燈泡，測量它的額定功率
①移動滑片，使小燈泡正常發(fā)光，電流表示數(shù)如丙圖所示，則小燈泡的額定功率是0.75W
②小陽在做此實(shí)驗(yàn)時，所有器材均滿足實(shí)驗(yàn)要求，電路連接正確且完好，閉合開關(guān)S，當(dāng)它快速調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片時發(fā)現(xiàn)小燈泡“一閃”就燒了，請指出小陽的錯誤之處小陽快速調(diào)節(jié)滑動變阻器時沒有觀察電壓表的示數(shù)．

Answer 1

分析 （1）①由電路圖可知，電壓表與電阻R并聯(lián)，然后根據(jù)電流從正接線流入，負(fù)接線柱流出將電流表接入電路中；
②閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片要處在使電路阻值最大的位置，來保護(hù)電路；
③電流表有示數(shù)，表明電流表所在電路接通；電壓表無示數(shù)表明電阻短路，或電壓表斷路，或電壓表短路；
④電阻一定時，導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比；
（2）①當(dāng)將電阻由5Ω更換為10Ω后，定值電阻阻值變大，定值電阻分壓變大，滑動變阻器分壓變小，為保證電阻兩端電壓不變，應(yīng)移動滑動變阻器滑片，使滑動變阻器接入電路的阻值變大，使定值電阻兩端電壓保持1.5V不變．
②滑動變阻器最大阻值太小，滑動變阻器的最大分壓太小，定值電阻不能達(dá)到1.5V，為使實(shí)驗(yàn)?zāi)苷�常進(jìn)行，可以更換最大阻值大的滑動變阻器或使定值電阻兩端電壓變大．
（3）①確定電流表選擇的量程和最小分度值，讀出示數(shù)，根據(jù)P=UI計算出額電功率；
②燈泡一閃燒壞，是因?yàn)闊襞輧啥说膶?shí)際電壓過高造成．

解答 解：
（1）①定值電阻與滑動變阻器，電壓表與電阻并聯(lián)，電流從“+”接線柱流入，從“-”接線柱流出；如圖所示：

②閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片要處在使電路阻值最大的位置，即處于左端；
③電流表有示數(shù)，表明電路接通；電壓表無示數(shù)表明定值電阻短路，電壓表相當(dāng)與和一段導(dǎo)線并聯(lián)，故無示數(shù)；或者電壓表斷路（或電壓表短路）；
④分析數(shù)據(jù)可得出結(jié)論：電阻一定時，導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比；
（2）①定值電阻由5Ω更換為10Ω后，定值電阻分壓變大，大于原來的電壓，為保持定值電阻兩端電壓不變，由電路圖可知，應(yīng)向左移動滑動變阻器滑片，增大滑動變阻器接入電路的阻值，增大滑動變阻器的分壓，使定值電阻兩端電壓減小到原來的1.5V，保持定值電阻兩端電壓一定．
②實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)定值電阻是20Ω時，流過電路的電流I=$\frac{1.5V}{20Ω}$=0.075A，
滑動變阻器接入電路的阻值應(yīng)為R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{4.5V-1.5V}{0.075A}$=40Ω＞20Ω，
為使實(shí)驗(yàn)?zāi)茼樌�進(jìn)行，可以更換最大阻值較大的滑動變阻器，使用規(guī)格為“50Ω 1A”的滑動變阻器，使定值電阻兩端的電壓變小，等于1.5V；
（3）①電流表選擇0～0.6A量程，最小分度值為0.02A，示數(shù)為0.3A，
小燈泡的額電功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75W；
②燈泡一閃即滅，說明由于燈泡兩端的實(shí)際電壓過高而燒壞，則是因?yàn)樾￡柨焖僬{(diào)節(jié)滑動變阻器時沒有觀察電壓表的示數(shù)造成．
故答案為：（1）①見上圖；
②左；
③定值電阻短路（或電壓表短路、電壓表斷路）；
④電阻一定時，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端電壓成正比；
（2）①左；保持定值電阻兩端電壓一定（或保持電壓表示數(shù)不變）；
②50Ω、1A；
（3）①0.75；
②小陽快速調(diào)節(jié)滑動變阻器時沒有觀察電壓表的示數(shù)．

點(diǎn)評 本題考查了連接電路圖、滑動變阻器的調(diào)節(jié)、實(shí)驗(yàn)方案的改進(jìn)等問題，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用了控制變量法，解題時注意該方法的應(yīng)用．第（3）小題是本題的難點(diǎn)，知道實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)控制定值電阻兩端的電壓不變，分析清楚電路結(jié)構(gòu)、認(rèn)真分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是正確解題的基礎(chǔ)與關(guān)鍵．