Question

小華利用如圖甲所示的電路探究“電流與電阻的關(guān)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(guī)格“0～50Ω”．

（1）請根據(jù)圖甲，用筆畫線代替導(dǎo)線將圖乙所示的實物電路連接完整；
（2）為完成整個實驗，應(yīng)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(guān)，發(fā)現(xiàn)電流表和電壓表在電路中位置顛倒，則閉合開關(guān)后，電流表________示數(shù)，電壓表________示數(shù)．（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(shù)為3V不變，則每次閉合開關(guān)后都應(yīng)該將滑動變阻器的滑片P依次移到適當(dāng)位置；當(dāng)定值電阻為10Ω時，應(yīng)向________（選填“左”或“右”）移動滑動變阻器滑片應(yīng)使接入的阻值為________Ω．
（5）小華又將乙圖中的電阻R換成標(biāo)有“2.5V”的小燈泡，圖丙是使該燈泡正常發(fā)光時的電流表的示數(shù)，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(dāng)滑片P向左滑動時，它能夠吸起大頭針的數(shù)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(lián)，如下圖所示：

（2）滑動變阻器的最大阻值與R=25Ω串聯(lián)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(shù)的最小值：
U_R=U-U_滑=6V-4V=2V．
（3）當(dāng)兩表互換后，電壓表串接在電路中，相當(dāng)于斷路，則由歐姆定律可得，電路中沒有電流，故電流表示數(shù)為零；
而此時相當(dāng)于電壓表并聯(lián)在電源兩端，測的是電源電壓，故電壓表示數(shù)接近電源電壓．
（4）當(dāng)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(yīng)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(guān)，電流越大，螺線管的磁性越強，
當(dāng)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(shù)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(jù)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(lián)．
（2）滑動變阻器與定值電阻串聯(lián)，當(dāng)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(diào)節(jié)滑動變阻器控制R兩端的最小電壓，根據(jù)電阻的串聯(lián)求出電路中的最小電流，根據(jù)歐姆定律求出滑動變阻器分得的最小電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出定值電阻兩端的電壓．
（3）電壓表內(nèi)阻較大，故電壓表在電路中相當(dāng)于斷路，應(yīng)并聯(lián)在電路中；而電流表內(nèi)阻較小，在電路中相當(dāng)于短路，故電流表應(yīng)串聯(lián)在電路中；根據(jù)電路及互換后兩表的接法可知兩表的示數(shù)．
（4）當(dāng)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(yīng)增大電路中的電流，減小滑動變阻器接入電路的電阻；根據(jù)歐姆定律求出此時電路中的電流，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點可知滑動變阻器兩端的電壓，再根據(jù)歐姆定律求出滑動變阻器接入電路的阻值．
（5）燈泡正常發(fā)光時的電流和額定電流相等，根據(jù)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(guān)，電流越大，則磁性越強，螺線管吸起的大頭針越多，根據(jù)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(shù)量的變化．
點評：本題考查了實物圖的連接、電路的動態(tài)分析、串聯(lián)電路的特點和歐姆定律以及電功率的計算、電流表的讀數(shù)、電磁鐵磁性的強弱與電流的關(guān)系等，考查的知識點較多，綜合性強，在做題時要認(rèn)真審題，靈活應(yīng)用所學(xué)物理知識進行解答，對學(xué)生的綜合能力要求較高．