Question

小華利用如圖甲所示的電路探究“電流與電阻的關系”．已知電源電壓為6V且保持不變，實驗用到的電阻R的阻值分別為25Ω、20Ω、15Ω、10Ω，滑動變阻器的規格“0～50Ω”．

（1）請根據圖甲，用筆畫線代替導線將圖乙所示的實物電路連接完整；
（2）為完成整個實驗，應利用滑動變阻器控制R兩端的電壓至少保持________不變；
（3）連好電路閉合開關，發現電流表和電壓表在電路中位置顛倒，則閉合開關后，電流表________示數，電壓表________示數．（填：有或沒有）
（4）實驗中將定值電阻R的阻值由25Ω依次更換為20Ω、15Ω、10Ω，使電壓表的示數為3V不變，則每次閉合開關后都應該將滑動變阻器的滑片P依次移到適當位置；當定值電阻為10Ω時，應向________（選填“左”或“右”）移動滑動變阻器滑片應使接入的阻值為________Ω．
（5）小華又將乙圖中的電阻R換成標有“2.5V”的小燈泡，圖丙是使該燈泡正常發光時的電流表的示數，則該燈泡的額定功率為________W．
（6）將 R換成插有鐵心的螺線管，則當滑片P向左滑動時，它能夠吸起大頭針的數量將________．

Answer 1

解：
（1）電路中的最大電流I==0.6A，所以電流表的量程為0～0.6A，且與電阻串聯，如下圖所示：

（2）滑動變阻器的最大阻值與R=25Ω串聯時，滑動變阻器分得的電壓最小，
電路中的電流：
I===0.08A，
滑動變阻器分得的最小電壓：
U_滑=IR_滑=0.08A×50Ω=4V，
電壓表示數的最小值：
U_R=U-U_滑=6V-4V=2V．
（3）當兩表互換后，電壓表串接在電路中，相當于斷路，則由歐姆定律可得，電路中沒有電流，故電流表示數為零；
而此時相當于電壓表并聯在電源兩端，測的是電源電壓，故電壓表示數接近電源電壓．
（4）當定值電阻R的阻值由25Ω換成10Ω時，電路中的總電阻變小，電路中的電流變大，滑動變阻器兩端分得的電壓變大，定值電阻兩端的電壓變小，
為保持電阻兩端的電壓不變，應增大電路中的電流，減小滑動變阻器接入電路的電阻即滑片向左移動；
此時電路中的電流：
I′===0.3A，
滑動變阻器的阻值：
R_滑′===10Ω．
（5）電流表的量程為0～0.6A，燈泡的額定電流I_L=0.2A，
燈泡的額定功率P_L=U_LI_L=2.5V×0.2A=0.5W．
（6）螺線管的磁性與電流有關，電流越大，螺線管的磁性越強，
當滑片左移時，電路中電流增大，螺線管磁性增強，螺線管吸起大頭針的數目增加．
故答案為：
（1）如上圖所示；
（2）2V；
（3）沒有；有；
（4）左；10；
（5）0.5；
（6）增多．
分析：（1）根據歐姆定律求出電路中的最大電流，然后確定電流表的量程，且電流表與電阻串聯．
（2）滑動變阻器與定值電阻串聯，當滑動變阻器接入電路的電阻最大時分得的最小電壓即為調節滑動變阻器控制R兩端的最小電壓，根據電阻的串聯求出電路中的最小電流，根據歐姆定律求出滑動變阻器分得的最小電壓，根據串聯電路的電壓特點求出定值電阻兩端的電壓．
（3）電壓表內阻較大，故電壓表在電路中相當于斷路，應并聯在電路中；而電流表內阻較小，在電路中相當于短路，故電流表應串聯在電路中；根據電路及互換后兩表的接法可知兩表的示數．
（4）當定值電阻R的阻值由25Ω換成10Ω時，電路中的總電阻變小，電路中的電流變大，滑動變阻器兩端分得的電壓變大，定值電阻兩端的電壓變小，為保持電阻兩端的電壓不變，應增大電路中的電流，減小滑動變阻器接入電路的電阻；根據歐姆定律求出此時電路中的電流，根據串聯電路的電壓特點可知滑動變阻器兩端的電壓，再根據歐姆定律求出滑動變阻器接入電路的阻值．
（5）燈泡正常發光時的電流和額定電流相等，根據P=UI求出燈泡的額定電流．
（6）由滑片的移動方向可知滑動變阻器接入電阻的變化，從而可知電流的變化；螺線管的磁性與通電電流有關，電流越大，則磁性越強，螺線管吸起的大頭針越多，根據電路電流的變化，判斷螺線管磁性的強弱，從而判斷螺線管吸起大頭針數量的變化．
點評：本題考查了實物圖的連接、電路的動態分析、串聯電路的特點和歐姆定律以及電功率的計算、電流表的讀數、電磁鐵磁性的強弱與電流的關系等，考查的知識點較多，綜合性強，在做題時要認真審題，靈活應用所學物理知識進行解答，對學生的綜合能力要求較高．