Question

小亮做“探究电流与电阻的关系”的实验，连接的电路如图甲所示，电源为可调节电压的一电源，可用的定值电阻有5Ω、10Ω、30Ω，滑动变阻器的规格为“60Ω1A”。

（1）请你用笔画线代替导线，把图甲所示的实验电路补充完整，并且使滑动变阻器连入电路的阻值最大。

（____）

（2）小亮想控制电压表的示数为2V不变，则电源电压选取的范围是2V﹣_____V。

（3）他将某个定值电阻接入电路后，闭合开关，发现电流表有示数而电压表无示数，则电路中的故障可能是_____（选填“电阻”或“电压表”）断路；排除故障后闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，达到实验要求时，电流表示数如图乙所示，他所用的定值电阻为_____。

（4）保持电源电压不变，他将原来的定值电阻换成10Ω的定值电阻后，闭合开关，应将滑动变阻器的滑片向_____（选填“左”或“右”）移动，才能达到实验要求。

（5）正确完成五次实验后，小亮能得出的实验结论是：电压一定时，电流与电阻成_____。

（6）完成上述实验后，小亮又设计了如图丙所示的电路，来测量一个小灯泡的额定功率。已知小灯泡的额定电流为0.2A，电源电压为6V保持不变，滑动变阻器A最大阻值为50Ω，请完成以下实验步聚：

①闭合开关S、S₁，断开S₂，移动滑动变阻器A的滑片，使电流的示数为0.2A，此时小灯泡正常发光；

②闭合开关S、S₂断开S₁，保持滑动变阻器A的滑片位置不变，_____，使电流表的示数为0.2A，此时灯泡时的电阻就等于滑动变阻器_____（选“A”或“B”）接入电路的电阻；

③再保持滑动变阻器B的滑片位置不变，将滑动变阻器A的滑片移到最_____（选填“左”或“右”端），此时电流表的示数为0.1A；则小灯泡的额定电功率为_____W。

Answer

6 电压表 5Ω 左 反比 移动滑动变阻器B的滑片 B 右 0.4

【解析】

（1）滑动变阻器的滑片在最左端，使滑动变阻器连入电路的阻值最大，故变阻器右下接线柱连入电路中，电压表与电阻并联，如下图所示：

（2）定值电阻两端的电压始终为2V不变，当用30Ω定值电阻做实验时，滑动变阻器接入电路的阻值最大为60Ω时，此时滑动变阻器两端的电压最大，电源电压即为最大值；由串联电路的分压特点可得：R：R滑＝UR：U滑，即：30Ω：60Ω＝2V：U滑，解得：U滑＝4V，故电源的最大电压为：U＝2V+4V＝6V，即电源电压选取的范围是2V﹣6V；

（3）若电阻断路，电流表示数为0，电压表串联在电路中测电源电压有示数，不符合题意；若电压表断路，电压表没有示数，但电路为通路，电流表有示数，符合题意，故电路中的故障可能是电压表断路；

电流表示数如图乙所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A，电流为0.4A，定值电阻的阻值为：；

（4）用5Ω的电阻替换10Ω的电阻后，由于串联电路起分压作用，因此定值电阻两端电压变大，即电压表的示数变大，要保持电压表示数不变，需增大滑动变阻器两端电压，由串联电路分压规律可知，需增大滑动变阻器接入电路的阻值，故将滑片向左端移动；

（5）根据实验数据得出的实验结论：电压一定时，电流与电阻成反比；

（6）①闭合开关S、S1，断开S2，移动滑动变阻器A的滑片，使电流的示数为0.2A，此时小灯泡正常发光；

②闭合开关S、S2，断开S1，保持滑动变阻器A的滑片位置不变，移动滑动变阻器B的滑片，使电流表的示数为0.2A，此时滑动变阻器B相当于小灯泡，则灯泡的电阻就等于滑动变阻器B接入电路的电阻；

③再保持滑动变阻器B的滑片位置不变，将滑动变阻器A的滑片，使电流表的示数为0.1A，故应增大滑动变阻器A的电阻，故滑片移到最右端；此时电路中的总电阻为；滑动变阻器A的最大阻值为50Ω，则滑动变阻器B的电阻即小灯泡的电阻为：RB＝RL＝R'﹣RA＝60Ω﹣50Ω＝10Ω；灯泡的额定功率为：P＝I2RL＝（0.2A）2×10Ω＝0.4W。