Question

【題目】小明在實驗室探究電學實驗，有如下器材：電壓表、電流表、滑動變阻器、開關、電源（電壓恒為4.5V）、定值電阻R（分別為5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω）、小燈泡（額定電壓為2.5V）、導線若干；

（1）在探究“電流與電阻的關系”實驗中：

①小明設計了如圖甲所示電路，請你幫他將圖乙所示的實物圖連接完整；

（________）

②閉合開關前，要將滑動變阻器滑片移至___（選填“A”或“B”）端；電路中滑動變阻器起到____和__的作用；

③閉合開關，發現無論如何移動滑動變阻器的滑片，電流表有示數，電壓表示數為零，此時電路出現的故障可能是 ________；

④小明排除故障后繼續實驗，先將5Ω的電阻接入電路，閉合開關，調節滑動變阻器的滑片，直到電壓表示數為2.5V，記下電流表示數；斷開開關，把5歐電阻換為10歐的電阻，再閉合開關，應向______（選填“A”或“B”）端移動滑動變阻器的滑片，才能使電壓表示數仍為2.5V，同時再記下電流表的示數；

⑤為確保所給的5個定值電阻接入電路后都能正常進行實驗，那么，應該選取最大阻值不小于______Ω的滑動變阻器；

（2）完成以上實驗后，小明將定值電阻換成小燈泡，想要測量它的電阻。在不損壞小燈泡的情況下，移動滑動變阻器的滑片，記錄多組小燈泡兩端的電壓值及對應的電流值，根據這些數據繪制出了小燈泡的“I﹣U”關系圖象（如圖丙所示）。分析圖象可知，小燈泡正常工作（即在2.5V電壓下工作）時燈絲電阻為______Ω；從圖象還可以看出，小燈泡燈絲的電阻是_______（選填“變化”或“不變”）的，造成這一現象的原因是燈絲電阻隨 _______升高而增大。

Answer 1

【答案】 A 保護電路元件安全 保持電阻兩端電壓不變 定值電阻R短路 A 20 10 變化 溫度

【解析】

(1)①[1]根據圖甲連接實物，注意各元件順序與電路圖一一對應，電壓表與電阻并聯，且正進負出，如下所示：

；

②[2]閉合開關前，為保護電路，要將滑動變阻器滑片移至阻值最大處，即A端；

[3][4]為了探究“電流與電阻的關系”的關系，需要控制電阻兩端的電壓不變，故電路中滑動變阻器除起到保護電路元件安全的作用外，還有保持電阻兩端電壓不變的作用；

③[5]閉合開關S，無論如何移動滑動變阻器的滑片P，電流表有示數，說明電路不可能是斷路，可能是短路，電壓表示數為零，說明電壓表并聯的支路短路了；即定值電阻R短路了；

④[6]小明先將的電阻接入，閉合開關，調節滑動變阻器的滑片，直到電壓表示數為2.5V，記下電流表示數；接著在滑動變阻器的滑片位置不變，把R換為10Ω的電阻時，電阻變大，電壓表示數變大，為保持電壓表示數不變，要增大滑動變阻器的電壓，故應向A端移動滑動變阻器的滑片P，才能使電壓表示數為2.5V，同時記下電流表的示數；

⑤[7]由題意知，電阻兩端的電壓始終保持2.5V不變：根據串聯電路電壓的規律，滑動變阻器分得的電壓：

；

滑動變阻器分得的電壓為電壓表示數的倍數是：

；

根據分壓原理，當接入25Ω電阻時，變阻器連入電路中的電阻為：

；

故為了完成整個實驗，應該選取最大阻值至少20Ω的滑動變阻器；

(2)[8]由圖丙可知，小燈泡額定電壓為2.5V時，電流為0.25A，此時的電阻大小是：

；

[9]由圖丙知，當電壓分別為0.5V、1.5V、2.5V時，對應的電流大小分別為0.1A、0.2A、0.25A，根據分別求出對應的電阻大小為：

；

；

；

可知小燈泡燈絲的電阻隨電壓的增大逐漸而變大；

[10]當電壓增大時，通過的電流也相應增大，根據，燈的電功率也逐漸增大，燈絲的溫度逐漸升高，由于燈絲電阻隨溫度的升高而增大，所以小燈泡燈絲的電阻隨溫度的升高逐漸變大。