Question

【題目】聰聰在實(shí)驗(yàn)室中找到學(xué)生電源，四個(gè)定值電阻（5Ω、10Ω、20Ω、25Ω ）， “25Ω 1A"的滑動(dòng)變阻器R1、最大阻值未知的滑動(dòng)變阻器R2、電流表、電壓表、開關(guān)及導(dǎo) 線若干，完成了下列電學(xué)實(shí)驗(yàn)。

（一）探究“電流與電阻的關(guān)系”

（1）如圖甲是聰聰連接的電路，還有一根導(dǎo)線沒有接上，請(qǐng)你用筆畫線代替導(dǎo)線將 電路連接完整，并保證連接這根導(dǎo)線后滑動(dòng)變阻器的滑片位于阻值最大處；

（_______）

（2）正確連接后，閉合開關(guān)，聰聰發(fā)現(xiàn)電流表無示數(shù)，電壓表示數(shù)極大、可能是定值電阻發(fā)生了________（填“短路”或“斷路” ）。

（3）實(shí)驗(yàn)中保持電壓表的示數(shù)為2V不變，為保證四個(gè)定值電阻單獨(dú)接入電路都能完成實(shí)驗(yàn)，電源的電壓值不應(yīng)超過 _________ V。

（4）正確完成四次實(shí)驗(yàn)后，可以得出結(jié)論：電壓一定時(shí)，電流與電阻成 _____________。

（5）聰聰又在實(shí)驗(yàn)室中找到一個(gè)標(biāo)有“0.3A”字樣的燈泡，他想用這個(gè)燈泡探究 “電流與電壓的關(guān)系”，老師告訴他不可以，原因是________________________________________。

（二）測(cè)量滑動(dòng)變阻器R2的最大阻值

（1）聰聰連接了如圖乙所示的電路，將滑動(dòng)變阻器R2的滑片調(diào)至最右端，閉合開關(guān)，適當(dāng)調(diào)節(jié)R1的阻值，電流表和電壓表的示數(shù)如圖丙所示，電流表的示數(shù)為_________ A，R2的最大阻值為_________Ω。

（2）實(shí)驗(yàn)中至少需要測(cè)量三組數(shù)據(jù)，目的是 _________（填“尋找普遍規(guī)律”或“減小誤差”）。

（三）聰聰又找來最大阻值為30Ω的滑動(dòng)變阻器R3和最大阻值為20Ω的滑動(dòng)變阻器 R4，利用學(xué)生電源（電壓調(diào)為12V不變），設(shè)計(jì)了如圖丁所示電路，測(cè)量標(biāo)有 “0.3A”字樣燈泡的額定功率，清將他的實(shí)驗(yàn)過程補(bǔ)充完整：

（1）只閉合開關(guān)S、S2，將滑動(dòng)變阻器_________的滑片調(diào)到阻值最大處，移動(dòng)另一個(gè)滑動(dòng)變阻器的滑片直至電壓表的示數(shù)為_________ V，此時(shí)燈泡正常發(fā)光。

（2）保持兩個(gè)滑動(dòng)變阻器的滑片位置不動(dòng)，只閉合關(guān)S、S1，讀出電壓表的示數(shù)為7V。

（3）燈泡的額定功率P額=_________W。

Answer 1

【答案】 斷路 4 反比 燈絲電阻隨溫度的升高而增大 0.2 10 減小誤差 R4 6 1.5

【解析】

第一空．連接這根導(dǎo)線后滑動(dòng)變阻器的滑片要位于阻值最大處，則接入的滑動(dòng)變阻器下端接線柱應(yīng)遠(yuǎn)離滑片，即下端應(yīng)接左端接線柱。如圖：

第二空．閉合開關(guān)，電流表無示數(shù)，說明電路不通，某處發(fā)生了斷路；電壓表示數(shù)極大，說明與電壓表并聯(lián)的元件斷路，導(dǎo)致電壓表相當(dāng)于直接測(cè)電源電壓。所以故障可能是定值電阻發(fā)生了斷路。

第三空．根據(jù)串聯(lián)電路分壓規(guī)律可知，保持電壓表的示數(shù)為2V不變，當(dāng)25Ω定值電阻接入電路、滑動(dòng)變阻器R1調(diào)到阻值最大時(shí)，電源最大。R1最大阻值為25Ω，與25Ω定值電阻阻值相同，所以R1兩端電壓與定值電阻兩端電壓相等，為2V，則電源電壓為2V+2V=4V。所以電源的電壓值不應(yīng)超過4 V。

第四空．保證每次定值電阻兩端電壓都是2V不變，測(cè)得每次的電流值隨定值電阻的阻值增大而減小。所以可以得出結(jié)論：電壓一定時(shí)，電流與電阻成反比。

第五空．要探究“電流與電壓的關(guān)系”，要控制電阻一定、改變電壓，看電流大小隨電壓大小如何變化。因燈泡在不同電壓下的亮度不同，燈絲的溫度不同，會(huì)影響燈絲的電阻，所以若用燈泡探究 “電流與電壓的關(guān)系”，燈絲的電阻會(huì)改變，不能完成實(shí)驗(yàn)。

第六空．由乙圖可知，R2的滑片調(diào)至最右端時(shí)其阻值最大，電壓表測(cè)R2兩端電壓。由丙圖可知，電壓表的分度值為0.1V，示數(shù)為2V；電流表的分度值為0.02A，示數(shù)為0.2A。

第七空．R2的最大阻值為：

R2===10Ω。

第八空．R2的最大阻值是一定的，實(shí)驗(yàn)中至少需要測(cè)量三組數(shù)據(jù)，是為了取平均值減小誤差。

第九空．由丁圖可知，當(dāng)只閉合開關(guān)S、S2時(shí)，燈泡L、R3、R4串聯(lián)，電壓表測(cè)R4兩端電壓。若將R3的滑片調(diào)到阻值最大處，要使燈泡正常發(fā)光，則電路中電流要為0.3A，此時(shí)R3兩端電壓為：

UR3=IR3=0.3A×30Ω=9V，

而在步驟二中，電壓表測(cè)R3、R4的總電壓，其示數(shù)為7V，小于上面計(jì)算的9V，說明將滑片置于阻值最大處的滑動(dòng)變阻器不是R3，應(yīng)該是R4。

第十空．將R4的滑片調(diào)到阻值最大處，電路中電流要為0.3A，此時(shí)R4兩端電壓為：

UR4=IR4=0.3A×20Ω=6V。

所以應(yīng)該移動(dòng)R3的滑片，使電壓表示數(shù)為6V，此時(shí)燈泡電流為0.3A，燈泡正常發(fā)光。

第十一空．再只閉合關(guān)S、S1，電壓表測(cè)R3、R4的總電壓，其示數(shù)為7V，則燈泡L兩端電壓為：

UL=12V-7V=5V。

則燈泡的額定功率為：

P額=ULI=5V×0.3A=1.5W。