Question

在“探究电流与电阻的关系”实验中，现有器材如下：电源(电压恒定但未知)，四个定值电阻R₁(5Ω)、R₂(10Ω)、R₃(15Ω)、R₄(20Ω)，标有“×Ω1A”的滑动变阻器(阻值模糊不清)，电压表(可用量程：0~3V、0~15V)，电流表(可用量程：0~0.6A)，导线、开关。

                                                                     

(1)设计并正确连接如图甲所示的电路，把定值电阻R₁接入图甲中的A、B两点之间，将滑动变阻器的滑片移到最______(选填“左”或“右”)端，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为2V时，电流表的示数应为_______A。

(2)重复(1)的实验步骤，分别再用定值电阻R₂、R₃、R₄依次替换R₁，根据所得的四次实验数据绘制出I﹣R图像，如图乙所示，由图像可得出的结论是：在导体两端电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成_____。

(3)当使用定值电阻R₄进行实验时，闭合开关前仍需将滑片移回阻值最大的位置，刚一闭合开关，就发现电压表示数恰好为2V，为了用以上四个定值电阻完成实验且确保电路安全，应控制A、B两点之间的电压在_____范围内。

(4)在使用定值电阻R₁和R₄进行实验过程中，读取数据时，滑动变阻器消耗的电功率之比为_____。

(5)若实验中发现R₃电阻已损坏，临时用3V 0.6W小灯泡替代该电阻，在原来实验要求不变的情况下(保持2V不变)，还能完成此实验吗？_____，请说明原因__。

Answer

右 0.4 反比 2V~3V 4:1 不能 当电压为2V时灯丝电阻温度小于3V时的温度，电阻也就小于3V时的电阻15Ω了。

【解析】

[1]闭合开关前，需将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处，故将滑片移到最右端；

[2]电流表的示数：

；

[3]据图可知随电阻增大电流成比例的减小，电流与电阻的乘积即电压不变，所以结论为：在导体两端电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比；

[4]因为R4的阻值最大，因此当R4接入电路时，将滑片移回阻值最大的位置，电压表示数刚好为2V，说明R4两端的最小电压为2V，因此为了用以上四个定值电阻完成实验且确保电路安全，应控制A、B两点之间的电压在大于2V；

由于电流表的量程为0.6A，因此定值电阻两端允许的最大电压：U最大=I最大R1=0.6A×5Ω=3V；

故A、B两点之间的电压范围为2V~3V；

[5]因为定值电阻两端电压相等，电源电压不变，因此滑动变阻器两端电压也相等，由P=UI可得，滑动变阻器消耗的电功率之比：

P1：P4=I1：I4=0.4A：0.1A=4：1。

[6][7]由功率公式得：

，

小灯泡电阻随温度减小而减小，当电压为3V时，电阻为15 Ω。当电压为2V时灯丝温度小于3V时灯丝温度，所以电阻就小于2V时的15 Ω了。所以临时用3V 0.6W小灯泡替代该电阻不能完成此实验。