Question

1．小林和小巖同學利用實驗器材進行了幾組電學實驗：（1）如圖甲所示
（1）在探究“電流和電阻的關系”的實驗中，定值電阻R₁由5Ω換成10Ω時，接下來滑動變阻器的滑片應向右（選填“左”或“右”）調節；若電源電壓為6V，R₁的可選最大電阻為20Ω，為保證電阻R₁兩端的電壓為2V，那么滑動變阻器R₂的最大阻值應不小于40Ω．
（2）他做完實驗后，把定值電阻換成小燈泡，又完成了“測量額定電壓是2.5V小燈泡電功率”的實驗，如圖乙所示，正確連接電路后，他發現小燈泡不亮，電壓表有示數，電流表無示數，電路中出現的故障可能是燈泡斷路排除故障后，閉合開關，改變滑動變阻器的阻值，記下各組對應的電壓表和電流表的示數，并繪制了如圖丙所示圖象，根據圖象可知額定功率是0.625W．
（3）若將電阻R換成電動機，則當滑片P向左滑動時，它的轉速將變快（選填“快”或“慢”）

Answer 1

分析 （1）根據控制變量法，研究電流與電阻的關系時，需控制定值電阻的電壓相同，當換上大電阻時，根據分壓原理確定電壓表示數的變化，由串聯電路電壓的規律結合分壓原理確定滑片移動的方向；
根據串聯電路電壓的規律，求出電壓表示數為2V時變阻器分得的電壓U，由分壓原理，得出滑動變阻器R₂的最大阻值應不小于多少；
（2）若電流表示數為0，燈不亮，說明電路可能斷路；電壓表有示數，說明電壓表與電源連通，則與電壓表并聯的支路以外的電路是完好的，則與電壓表并聯的燈泡斷路了；根據圖中燈的額定電壓下的電流，根據P=UI求燈的額定功率；
（3）判斷當滑片P向左滑動時，電路中電阻的電阻變化，由歐姆定律，確定電路中電流的變化，分析回答．

解答 解：（1）根據串聯分壓原理可知，將定值電阻R₁由5Ω改接成10Ω的電阻，電阻增大，其分得的電壓增大；
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，使電壓表的示數不變；
若電源電壓為6V，R₁的可選最大電阻為20Ω，為保證電阻R₁兩端的電壓為2V，根據串聯電路電壓的規律，變阻器分得的電壓U_滑=U-U_表=6V-2V=4V，變阻器分得的電壓是電壓表示數的$\frac{4V}{2V}$=2倍，由分壓原理，變阻器連入電路中的電阻為R₁的2倍，那么滑動變阻器R₂的最大阻值應不小于40Ω；
（2）經分析，小燈泡不亮，電壓表有示數，電流表無示數，電路中出現的故障可能是燈泡斷路；排除故障后，閉合開關，改變滑動變阻器的阻值，記下各組對應的電壓表和電流表的示數，并繪制了如圖丙所示圖象，由圖知，燈的額定電壓下的電流為0.25A，額定功率是：P=U_LI=2.5V×0.25A=0.625W；
（3）若將電阻R換成電動機，則當滑片P向左滑動時，變阻器連入電路中的電阻變小，電路的電流變大，故它的轉速將變快．
故答案為：（1）右；40； （2）燈泡斷路；0.625；（3）快．

點評 本題探究“電流和電阻的關系”，考查操作過程及對器材的要求和控制變量法的埇運用，同時也考查了測燈的額定功率實驗，涉及故障分析、額定功率的計算及歐姆定律的運用．