Question

小琴在探究“电流与电阻的关系”的实验中，利用电压恒为6V的电源设计如图甲所示的电路．

（1）小琴将滑动变阻器的滑片移到最右端后，闭合开关S，电压表的指针______（选填“几乎不动”或“偏转很大”）．电流表的示数如图乙所示，则滑动变阻器最大电阻为______Ω．请你在连接错误的一条导线上画“×”，并用笔画线代替导线将电路连接正确．

（________）

（2）小琴分别把5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的四个定值电阻接入电路进行实验，为了完成这四次实验，应控制定值电阻两端电压至少为______V．

（3）小琴用额定电压为2.5V的小灯泡替换定值电阻R，利用原有电路，测量小灯泡的电阻．实验时，她调节滑动变阻器的滑片到某一位置时，电压表的示数为2V，为使小灯泡正常发光，她应该向______（选填“左”或“右”）调节滑动变阻器的滑片．根据丙图还可以求出小灯泡的额定功率______W．

（4）完成上面实验后，小琴又想测量额定电压为U_额的小灯泡的额定功率，利用一个电压未知的电源和阻值为R₀的定值电阻，设计了如图丁所示的电路．请完成下列实验步骤：

①闭合开关S₁，开关S₂接a接线柱，移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为U_额；

②闭合开关S₁，开关S₂接b接线柱，滑动变阻器的滑片______（选填“向左移动”、“向右移动或“保持不动”），读出电压表示数为U₁；再将开关S₂接c接线柱，读出电压表的示数为U₂；

③小灯泡额定功率的表达式P_额=______．

Answer

几乎不动 30 2.4 左 1.25 保持不动 U额×

【解析】

（1）经分析，定值电阻只接了一边，电压表没有被接入电路，电压表示数为零；
电流表的量程为0-0.6A，分度值为0.02A，电流表示数为0.2A；
滑动变阻器的最大电阻为R滑===30Ω；
将电阻串联在电路中，电压表并联在电阻的两端，如图所示：

（2）变阻器与定值电阻串联，设电压表示数为UV，根据串联电路电压的规律和分压原理有：

=-----①，①式左边为一定值，故右边也为一定值，当定值电阻取最大时，变阻器连入电路中的电阻最大，即=，解之：UV=2.4V。
（3）电压表的示数为2.2V，小于灯的额定电压2.5V，应增大灯的电压，根据串联电路电压的规律，应减小变阻器的电压，由分压原理，应减小变阻器连入电路中的电阻大小，故滑片向右移动，直到电压表示数为额定电压；

由图象知灯泡正常发光时的电压为2.5V，电流为0.5A，
灯泡的额定功率为：PL=ULIL=2.5V×0.5A=1.25W；
（4）①闭合开关S1，开关S2接a接线柱，移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为U额；
②闭合开关S1，开关S2接b接线柱，滑动变阻器的滑片保持不动，读出电压表示数为U1；再将开关S2接c接线柱，读出电压表的示数为U2；
③在开关的转换过程中，电路的连接没有改变，滑动变阻器滑片位置不变，各用电器的电阻、电压不变，灯仍正常发光，在第2次操作中，用电压表测出灯与滑动变阻器的电压为U1，用电压表测出灯与滑动变阻器的电压、定值电阻两端的电压为U2，根据串联电路电压的规律，R0的电压UR0=U2-U1，
由欧姆定律，通过定值电阻的电流IR0=，由串联电路电流的规律即为灯正常发光时的电流大小，
灯泡额定功率：P=U额IR0=U额×。