Question

【題目】小明在“探究電流與電壓的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，提供的器材有：電源（電壓4.5V且不變），小燈泡（標(biāo)有“2.5V”），定值電阻R（阻值為10Ω），滑動(dòng)變阻器R0（標(biāo)有“50Ω 1A”），電阻箱，學(xué)生用雙量程電流表和電壓表，導(dǎo)線(xiàn)若干：

(1)某實(shí)驗(yàn)小組經(jīng)過(guò)相互討論，完成了該實(shí)驗(yàn)方案的三次設(shè)計(jì)，由圖A到圖B，改進(jìn)的理由是_____；接著小組再優(yōu)化電路設(shè)計(jì)，由圖B到圖C。

(2)如圖C所示的實(shí)驗(yàn)中，如果出現(xiàn)了電流表示數(shù)為0A，電壓表示數(shù)接近4.5V，電路發(fā)生的故障可能是_____。

(3)多次調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，測(cè)出通過(guò)電阻R的電流和對(duì)應(yīng)的電壓值，如表所示，分析數(shù)據(jù)得到結(jié)論：_____。

(4)然后用圖C所示的電路“探究電流與電阻關(guān)系”，當(dāng)定值電阻為10Ω時(shí)，對(duì)應(yīng)的電流表示數(shù)為0.15A，接著為了測(cè)量更多組數(shù)據(jù)，又提供了15Ω、20Ω、25Ω、30Ω、35Ω定值電阻各一個(gè)，其中_____定值電阻不能使用。

(5)若沒(méi)有電流表，小明想利用一個(gè)電壓表和一個(gè)電阻箱測(cè)量小燈泡的額定功率。他選擇了滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)要求的實(shí)驗(yàn)器材，并按照?qǐng)DD所示的電路圖連接好實(shí)物。以下是他設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案，請(qǐng)將它補(bǔ)充完整：

①閉合開(kāi)關(guān)_____，移動(dòng)變阻器的滑片P，使電壓表示數(shù)為2.5V；

②下一步操作是：_____，當(dāng)電壓表示數(shù)為2.5V時(shí)，讀出電阻箱連入電路的阻值R0；

③請(qǐng)寫(xiě)出小燈泡額定功率的表達(dá)式是：P＝_____。（使用物理量及己知量）

Answer 1

【答案】 燈絲電阻隨溫度的升高而變大，不能控制電阻一定 電阻R斷路 電阻一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比 30Ω和35Ω S1 保持滑片不動(dòng)，斷開(kāi)S1，閉合S2，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值

【解析】(1)某實(shí)驗(yàn)小組經(jīng)過(guò)相互討論，完成了該實(shí)驗(yàn)方案的三次設(shè)計(jì)，由圖A到圖B，改進(jìn)的理由是：因?yàn)闊襞莸碾娮钑?huì)隨著燈絲的溫度而變化，即不能控制電阻不變，而定值電阻阻值不變，所以更適合此實(shí)驗(yàn)；

(2)如圖C所示的實(shí)驗(yàn)中，如果出現(xiàn)了電流表示數(shù)為0A，說(shuō)明電路中出現(xiàn)了斷路性故障，電壓表示數(shù)接近4.5V，說(shuō)明電壓表的兩端到電源的兩端是通的，所以電路發(fā)生的故障是電阻R斷路。

(3)分析數(shù)據(jù)，電流隨電壓的升高而增大，且電流與電壓是成正比的關(guān)系，所以結(jié)論為：電阻一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比

(4)然后用圖C所示的電路“探究電流與電阻關(guān)系”，當(dāng)定值電阻為10Ω時(shí)，對(duì)應(yīng)的電流表示數(shù)為0.15A，則定值兩端的電壓為：，則滑動(dòng)變阻器兩端的電壓為：；

根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點(diǎn)知，電阻兩端的電壓與電阻成正比，即當(dāng)保證電阻兩端的電壓不變時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻每次都為定值電阻的二倍，由于滑動(dòng)變阻器的最大阻值為50Ω，所以接入電路的定值電阻不能超過(guò)25Ω，故30Ω、35Ω的兩個(gè)電阻不能使用；

(5)如圖丁電壓表可以測(cè)量燈的電壓，燈與電阻箱并聯(lián)，可以利用等效的方法測(cè)出電流，進(jìn)而求功率。

將實(shí)驗(yàn)步驟補(bǔ)充完整：

①閉合開(kāi)關(guān)S1，移動(dòng)變阻器的滑片P，使電壓表示數(shù)為2.5V，即燈泡的額定電壓；

②下一步根據(jù)等效法測(cè)量電流，保證滑動(dòng)變阻器的滑片不動(dòng)，斷開(kāi)S1，閉合S2，調(diào)整電阻箱，當(dāng)電壓表示數(shù)為2.5V時(shí)，讀出電阻箱連入電路的阻值R0，則此時(shí)通過(guò)電阻箱的電流與燈的額定電流相等；

③燈的額定電流可表示為：

，

小燈泡額定功率的表達(dá)式是：

。