Question

【題目】在“探究電流與電阻的關系實驗”中電源電壓恒為6V，3個定電阻R1（5Ω），R2（10Ω），R3（20Ω），滑動變阻器標有“30Ω 1A“字樣：

(1)設計并正確連接如圖甲的電路，把定值電阻R1接入圖甲中的A、B兩點之間，將滑動變阻器的滑片移到最右端，閉合開關，移動滑動變阻器的滑片，由圖乙可知，調節后電壓表的示數為_________V；

(2)用R2直接替換R1，如果保持滑動變阻器滑片的位置不變，閉合開關，電壓表示數將_________ （選填“變大”、“變小”或“不變”）。這時，需要將滑動變阻器滑片______，直到電壓表示數達到要求的值。在使用定值電阻R1和R2進行實驗過程中，讀取電流表示數時，滑動變阻器消耗的電功率之比是_________；

(3)使用R3進行實驗時，發現無論怎樣移動滑動變阻器的滑片，都不能使R2兩端的電壓為2V。為使R3兩端的電壓仍然為2V，你可以更換最大阻值更_________ （選填“大”或“小”）的滑動變阻器或者換用電源電壓更_________（選填“大”或“小”）的電源；

小明按照如圖丙所示的電路圖連接好電路，測量一只額定電壓為2.5V的燈泡的電功率，可選用滑動變阻器的規格“1.5A 50Ω”和“2.0A 20Ω”，實驗數據和現象如表：

實驗次數	電壓表示數/V	電流表示數/A	燈泡亮度
1	1	0.2	較暗
2	2.5		正常發光
3	6	0	不發光

(4)第3次實驗電流表示數為零是因為_________ ，上面實驗中他選用的滑動變阻器規格為_________；

(5)由于小明粗心大意，沒有記錄燈泡正常發光時電流表的示數，于是他根據第一次實驗數據計算出燈泡電阻5Ω，再計算出燈泡兩端電壓為2.5V時的功率1.25W。而同組小華認為燈泡的額定功率應小于1.25W，作出這樣判斷的依據是_________。

Answer 1

【答案】2 變大 向右端移動 2∶1 大 小 燈斷路 1.5A 50Ω 燈在2.5V時的電阻大于5Ω

【解析】

(1)[1] “探究電流與電阻的關系實驗”要保證定值電阻兩端電壓不變，根據圖乙中4個點的坐標，由可知調節后電壓表的示數為

UV=IR=0.4A×5Ω=2V

(2)[2] 根據串聯分壓原理可知，用R2直接替換R1，電阻增大，其分得的電壓增大，電壓表示數大于2V。

[3]探究電流與電阻的實驗中應控制電壓不變，應保持電阻兩端的電壓不變，根據串聯電路電壓的規律可知應增大滑動變阻器分得的電壓，由分壓原理，應增大滑動變阻器連入電路中的電阻，所以滑片應向右端移動，使電壓表的示數為2V。

[4]由圖乙可知接R1（5Ω）時電路電流為0.4A，接R2（10Ω）時電路電流為0.2A，因為實驗中要保證每次分壓相同，因此兩次實驗時滑動變阻器分得的電壓相同，由可得

(3)[5][6]由題意知，滑動變阻器兩端的電壓應為

U滑=6V-2V=4V

當將20Ω的定值電阻接入電路時，根據串聯分壓特點可知

即

解得R滑=40Ω＞30Ω，故滑動變阻器的最大阻值偏小，無論怎樣移動滑片都不能滿足電壓表示數為2V。若電源電壓太高，則定值電阻兩端分擔的電壓較大，會大于2V，不能完成實驗，所以，應更換最大阻值更大的滑動變阻器或者換用電源電壓更小的電源。

(4)[7]由表格數據可知，電壓表示數等于電源電壓，電流表無示數，說明小燈泡斷路，電壓表直接串聯在電路中。

[8]由表中第1組數據，根據歐姆定律燈和串聯電路的規律，此時變阻器連入電路的電阻

故選用“1.5A 50Ω”的變阻器。

(5)[9] 第1次實驗數據計算出燈泡電阻為5Ω，當燈泡兩端電壓增大時，通過燈的電流也變大，根據P=UI，燈的功率變大，燈絲溫度升高，故燈絲電阻增大，即當燈的電壓為2.5V時，此時燈的電阻應大于5Ω，再計算出燈泡兩端電壓為2.5V時的功率

此時計算的額定功率偏大，即燈泡的額定功率應小于1.25W。