Question

1．如圖所示，某小組利用以下器材做電學實驗，老師提供的實驗器材有：電源（電壓恒為4.5V），電流表、電壓表各一個，開關一個，四個定值電阻（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω），兩只滑動變阻器（規(guī)格分別為“20Ω2A”、“50Ω1A”），導線若干．

（1）甲小組探究“電流與電壓的關系”
①請你根據圖甲的電路圖用筆畫線代替導線將圖乙中的實物電路連接完整．
②閉合開關前，要將滑動變阻器的滑片移至左端（選填“左”或“右”）
③他們將5Ω的電阻接入電路，檢查無誤后閉合開關，發(fā)現電壓表無示數電流表有示數，造成這一現象的原因可能是定值電阻短路（寫出一條即可）
④排除故障后進行實驗得到的數據如表，由此可得到的實驗結論是電阻一定時，導體中的電流跟導體兩端的電壓成正比．

電壓U/V	1.0	1.5	3.0
電流I/A	0.2	0.3	0.6

（2）乙小組探究“電流與電阻的關系”
①將5Ω的電阻接入電路，檢查無誤后閉合開關，移動滑片，使電壓表的示數為1.5V，并記下相應的電流值．再用10Ω的電阻替代5Ω的電阻，此時滑片應向左（選填“左”或“右”）端移動，移動滑動變阻器的目的是保持定值電阻兩端電壓一定．
②為了完成用四個定值電阻進行實驗，應選擇滑動變阻器的規(guī)格是50Ω、1A
（3）他們把圖甲中的定值電阻換成額定電壓為2.5V的燈泡，測量它的額定功率
①移動滑片，使小燈泡正常發(fā)光，電流表示數如丙圖所示，則小燈泡的額定功率是0.75W
②小陽在做此實驗時，所有器材均滿足實驗要求，電路連接正確且完好，閉合開關S，當它快速調節(jié)滑動變阻器的滑片時發(fā)現小燈泡“一閃”就燒了，請指出小陽的錯誤之處小陽快速調節(jié)滑動變阻器時沒有觀察電壓表的示數．

Answer 1

分析 （1）①由電路圖可知，電壓表與電阻R并聯(lián)，然后根據電流從正接線流入，負接線柱流出將電流表接入電路中；
②閉合開關前，滑動變阻器的滑片要處在使電路阻值最大的位置，來保護電路；
③電流表有示數，表明電流表所在電路接通；電壓表無示數表明電阻短路，或電壓表斷路，或電壓表短路；
④電阻一定時，導體中的電流跟導體兩端的電壓成正比；
（2）①當將電阻由5Ω更換為10Ω后，定值電阻阻值變大，定值電阻分壓變大，滑動變阻器分壓變小，為保證電阻兩端電壓不變，應移動滑動變阻器滑片，使滑動變阻器接入電路的阻值變大，使定值電阻兩端電壓保持1.5V不變．
②滑動變阻器最大阻值太小，滑動變阻器的最大分壓太小，定值電阻不能達到1.5V，為使實驗能正常進行，可以更換最大阻值大的滑動變阻器或使定值電阻兩端電壓變大．
（3）①確定電流表選擇的量程和最小分度值，讀出示數，根據P=UI計算出額電功率；
②燈泡一閃燒壞，是因為燈泡兩端的實際電壓過高造成．

解答 解：
（1）①定值電阻與滑動變阻器，電壓表與電阻并聯(lián)，電流從“+”接線柱流入，從“-”接線柱流出；如圖所示：

②閉合開關前，滑動變阻器的滑片要處在使電路阻值最大的位置，即處于左端；
③電流表有示數，表明電路接通；電壓表無示數表明定值電阻短路，電壓表相當與和一段導線并聯(lián)，故無示數；或者電壓表斷路（或電壓表短路）；
④分析數據可得出結論：電阻一定時，導體中的電流跟導體兩端的電壓成正比；
（2）①定值電阻由5Ω更換為10Ω后，定值電阻分壓變大，大于原來的電壓，為保持定值電阻兩端電壓不變，由電路圖可知，應向左移動滑動變阻器滑片，增大滑動變阻器接入電路的阻值，增大滑動變阻器的分壓，使定值電阻兩端電壓減小到原來的1.5V，保持定值電阻兩端電壓一定．
②實驗中，當定值電阻是20Ω時，流過電路的電流I=$\frac{1.5V}{20Ω}$=0.075A，
滑動變阻器接入電路的阻值應為R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{4.5V-1.5V}{0.075A}$=40Ω＞20Ω，
為使實驗能順利進行，可以更換最大阻值較大的滑動變阻器，使用規(guī)格為“50Ω 1A”的滑動變阻器，使定值電阻兩端的電壓變小，等于1.5V；
（3）①電流表選擇0～0.6A量程，最小分度值為0.02A，示數為0.3A，
小燈泡的額電功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75W；
②燈泡一閃即滅，說明由于燈泡兩端的實際電壓過高而燒壞，則是因為小陽快速調節(jié)滑動變阻器時沒有觀察電壓表的示數造成．
故答案為：（1）①見上圖；
②左；
③定值電阻短路（或電壓表短路、電壓表斷路）；
④電阻一定時，通過導體的電流與導體兩端電壓成正比；
（2）①左；保持定值電阻兩端電壓一定（或保持電壓表示數不變）；
②50Ω、1A；
（3）①0.75；
②小陽快速調節(jié)滑動變阻器時沒有觀察電壓表的示數．

點評 本題考查了連接電路圖、滑動變阻器的調節(jié)、實驗方案的改進等問題，實驗中應用了控制變量法，解題時注意該方法的應用．第（3）小題是本題的難點，知道實驗過程中應控制定值電阻兩端的電壓不變，分析清楚電路結構、認真分析實驗數據是正確解題的基礎與關鍵．