Question

3．探究通過(guò)導(dǎo)體的電流與電壓、電阻的關(guān)系實(shí)驗(yàn)．

（1）如圖甲所示，用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線，將實(shí)驗(yàn)電路連接完整，使滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值最大；
（2）小明正確、規(guī)范完成連接后，閉合開(kāi)關(guān)，將滑動(dòng)變阻器滑片從一端調(diào)節(jié)到另一端，并得到多組電流、電壓值（如表格），當(dāng)電流表示數(shù)為0.5A時(shí)電壓表示數(shù)如圖乙所示，其值為2.5V．根據(jù)表格數(shù)據(jù)分析可得出結(jié)論：導(dǎo)體電阻一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比；

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	1	2	3	4	5
電壓U/V	1.0	1.5	2.0		3.0
電流I/A	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6

（3）小明進(jìn)一步分析表格中數(shù)據(jù)很快求出了電源電壓為3V，滑動(dòng)變阻器最大阻值為10Ω；
（4）小明將原電路中滑動(dòng)變阻器換成標(biāo)有“20Ω 2A”另一滑動(dòng)變阻器，繼續(xù)探究電流與電阻關(guān)系，實(shí)驗(yàn)中始終保持電壓表示數(shù)為2V，則所選用的定值電阻阻值不能超過(guò)40Ω；
（5）將圖甲電路中定值電阻換成額定電壓為2.5V的小燈泡，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)后畫(huà)出了燈泡的U-I圖象如圖丙所示，則該燈泡的額定功率為0.625W；若把這樣的兩只相同的燈泡串聯(lián)起來(lái)接到電壓為3V的電源兩端，則兩燈消耗的總功率為0.6W．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)題目要求，分析清楚電路結(jié)構(gòu)，然后連接電路圖．
（2）由圖示電壓表確定電壓表量程與分度值，讀出電壓表示數(shù)．根據(jù)電壓和電流值的變化趨勢(shì)即可得出結(jié)論．
（3）根據(jù)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為零可知電源電壓全部加在電阻兩端；根據(jù)電路圖，根據(jù)滑片的移動(dòng)方向判斷滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值如何變化，然后由歐姆定律判斷電路電流如何變化．應(yīng)用歐姆定律求出電阻阻值．
（4）根據(jù)電阻R和滑動(dòng)變阻器串聯(lián)分壓的特點(diǎn)，計(jì)算出最大電阻值．
（5）由圖象讀出額定電壓下的電流值，利用P=UI即可求額定功率．

解答 解：（1）由圖甲所示電路圖可知，滑動(dòng)變阻器接左下接線柱時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值最大，電路圖如下圖所示．

（2）由圖乙所示電壓表可知，電壓表量程是0～3V，分度值是0.1V，電壓表示數(shù)是2.5V．
由表格數(shù)據(jù)可知：電壓增大為原來(lái)的幾倍，則電流也隨之增大為原來(lái)的幾倍，所以可以得出的結(jié)論是：在電阻一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比；
（3）因?yàn)楫?dāng)滑片在左端時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為零，電路總電阻最小，電源電壓不變，由歐姆定律可知，電路電流最大，則電流表和電壓表示數(shù)都為最大．電阻兩端的電壓即為電源電壓，所以電源電壓為表格中最大的電壓值，即為3V；
當(dāng)滑片在右端時(shí)，滑動(dòng)變阻器和電阻串聯(lián)電路，電路總電阻最大，因電源電壓不變，由歐姆定律可知，電路電流最小，則電流表和電壓表示數(shù)都為最小．
由表格數(shù)據(jù)可知：I_min=0.2A，U_min=1V，
由串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)可得：U_滑=U-U_min=3V-1V=2V，
∴由歐姆定律可得：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{min}}$=$\frac{2V}{0.2A}$=10Ω；
（4）由題意可知，電阻R的最大阻值，此時(shí)電阻與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，
則電路中最小電流為I_min=$\frac{U-{U}_{定}}{{R}_{滑}}$=$\frac{3V-2V}{20Ω}$=0.05A，
那么，此時(shí)的電阻R最大值為R_max=$\frac{{U}_{定}}{{I}_{min}}$=$\frac{2V}{0.05A}$=40Ω：
故要求電阻的最大值不能大于40Ω．
（5）由圖象可知電壓為2.5V時(shí)，通過(guò)燈泡的電流為0.25A，額定功率P=UI=2.5V×0.25A=0.625W；
當(dāng)兩個(gè)同樣燈泡串聯(lián)時(shí)接到電壓為3V的電源兩端，每個(gè)燈泡電壓為1.5V，由圖象可知電壓為1.5V時(shí)，通過(guò)燈泡的電流為0.2A，額定功率P=UI=3V×0.2A=0.6W；
故答案為：（1）如上圖所示；（2）2.5；在電阻一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比；（3）3；10；（4）40；（5）0.625；0.6．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了連接實(shí)物電路圖、電路分析、電壓表讀數(shù)、滑動(dòng)變阻器的使用等問(wèn)題，而且涉及到電功率計(jì)算是實(shí)驗(yàn)的�？紗�(wèn)題，一定要掌握；對(duì)電表讀數(shù)時(shí)，要先確定量程與分度值．