Question

9．某興趣組同學利用甲圖所示的電路進行了多個電學實驗．實驗中電源電壓為6V且恒定不變；滑動變阻器在電路中除了保護電表即保護電路以外，在不同的實驗中作用各不相同．

（1）第一小組的同學要測量電阻R_x的阻值，他們在A、B間接入待測電阻R_x，請你用筆畫線代替導線，將答題卡圖乙中的實物圖連接完整；該實驗中滑動變阻器的另一個作用是改變電阻的電壓和電流．
（2）第二小組的同學要研究“電流與電阻的關系”．他們將阻值為5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的定值電阻分別接在A、B間，閉合開關，調節滑動變阻器的滑片，記下電流表示數，得到如圖丙所示的電流I隨電阻R變化的圖象．該實驗中滑動變阻器的另一個作用是控制電阻兩端的電壓為2.5V不變；為了完成整個實驗，應該選取最大阻值至少35Ω的滑動變阻器．
（3）第三小組的同學要測量額定電壓為2.5V的小燈泡的額定功率．他們在A、B間接入2.5V的小燈泡，正確連接電路，實驗步驟及操作都正確．閉合開關后，發現電壓表的示數大于小燈泡的額定電壓，小燈泡發光較亮，出現這種現象的原因是變阻器的阻值未調至最大阻值處；該組同學經過討論后，調整實驗器材繼續實驗，閉合開關后，調節滑動變阻器滑片直到電壓表示數為2.5V，此時電流表的示數如圖丁所示，則小燈泡的額定功率為0.6W．

Answer 1

分析 （1）將電流表、滑動變阻器與燈泡串聯，電流表的量程和正負接線柱的接法，根據要求確定滑動變阻器下面的接線柱；
據該實驗中的實際情況分析變阻器的作用即可；
（2）探究電流與電阻的關系，應保持電阻兩端的電壓不變；
根據串分壓的知識，當電阻值最大時，所需變阻器的阻值最大；
（3）閉合開關前，應將變阻器的滑片移至最大阻值處；
根據圖丁讀出電流表的示數，由P=UI計算出電功率的值．

解答 解：（1）在該實驗中，滑動變阻器必須串聯在電路中，且接法是一上一下，電壓表與電阻并聯，如圖所示：

為減小誤差，應改變電阻兩端的電壓和通過的電流，多測幾組數據，求電阻的平均值，所以變阻器除了保護電路的作用外，還有改變電阻的電壓和電流的作用；
（2）由圖知，電阻兩端的電壓始終保持U=IR=0.5A×5Ω=2.5V，可知變阻器除了保護電路外，另一個作用是控制電阻兩端的電壓為2.5V不變；
由圖象知，當電阻的阻值為25Ω時，電路中的電流為0.1A，此時變阻器的阻值最大，可知其最大阻值為：R_最大=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{6V-2.5V}{0.1A}$=35Ω；
（3）閉合開關后，發現電壓表的示數大于小燈泡的額定電壓，小燈泡發光較亮，說明變阻器的阻值未調至最大阻值處；
由圖丁知，電流表的示數為0.24A，可知小燈泡的額定電功率為：P=UI=2.5V×0.24A=0.6W．
故答案為：（1）見上圖；改變電阻的電壓和電流；（2）控制電阻兩端的電壓為2.5V不變；35；（3）變阻器的阻值未調至最大阻值處；0.6．

點評 本題是有關電學實驗的綜合考查，主要考查了電路的連接、滑動變阻器的作用、歐姆定律的應用及電功率的計算．滑動變阻器在不同的實驗中有不同的作用，應根據實際情況進行分析．