Question

复习课上小明同学要做几个实验。电源电压3V保持不变，滑动变阻器的规格是“5Ω 0.5A”，阻值为5Ω、10Ω，15Ω、20Ω的电阻各一个，电流表（0.6A），电压表（3V）各一个。

（1）用如图甲所示的电路探究“电流与电压和电阻的关系”，检查电路，发现有一根导线连接错误，请你在连接错误的导线上打“×”，并在图中补画出正确的连线___________。

（2）小明先探究“电压U一定，电流与电阻的关系”：

a、他将5Ω的电阻接入电路，闭合开关S，调节滑片P到适当位置，读出电流表示数记入表中断开开关S，小明用10Ω的电阻替换5Ω的电阻，闭合开关S，接下来的操作是________。

实验次序	1	2	3	4
R/Ω	5	10	15	20
I/A	0.40	0.20	0.16	0.10

b、表是小明提交的实验数据，老师指出有几组数据不符合实际，你认为应该是实验中的实验次序________的数据，若不更换实验器材，在实验过程中小明为了能够利用上述4个定值电阻。顺利得到4组I、R数据，完成实验，所保持不变的电压U₀的取值范围应满足____________。

（3）小明再探究“电阻R一定，电流与电压的关系”，他将10Ω的电阻作为R接入电路，闭合开关S，通过调节滑动变阻器滑片P，测出电阻两端施加不同电压时对应电流值，小明根据数据绘制出I﹣U图象，如图乙中a所示，得到结论。实验完成后，将电阻换成额定电压为2.5V的小灯泡，重复上述实验过程，绘制出I﹣U图象，应该是图乙中____________（选填“a”、“b”、“c”）所示，若图象中A、B、C、D四点电阻R_A、R_B、R_C、R_D都存在，则电阻由小到大顺序为____________，灯泡额定功率为____________ W。

（4）小明接着想利用此电路测量小灯泡的额定功率，发现电流表坏了，又向老师要一个开关和阻值为R₀的定值电阻，下面是小明设计的四个电路，你认为可行的是____________。

Answer

应将滑动变阻器的滑片向右调节，直到电压表示数与前一次实验相同 3 2.4V～2.5V c 0.625W C

【解析】

(1)[1]该实验中，定值电阻与滑动变阻器串联，电压表测量定值电阻的电压，故定值电阻右侧导线连接错误，正确连接方法如图所示

(2)[2]用10Ω替换了5Ω的电阻，定值电阻阻值变大，为了保证定值电阻两端的电压保持不变，滑动变阻器的阻值也需要变大，故应将滑动变阻器的滑片向右调节，直到电压表示数与前一次实验相同。

[3]实验次序3的数据不符合题意，因为其他几次试验定值电阻两端的电压均控制为2V，而这一次实验并没有控制点值电阻两端的电压为2V。

[4]该实验中，定值电阻与滑动变阻器串联，串联分压，滑动变阻器最大阻值为5Ω，定值电阻分别为5Ω、10Ω，15Ω、20Ω，若要四个定值电阻都能刚好完成实验，则当20Ω定值电阻接入电路时，滑动变阻器刚好调节到最大值，此时

此时滑动变阻器已经达到分压极限，所以，U0最小值为2.4V；因为滑动变阻器允许通过的最大电流为0.5A，所以，电路中的最大电流为0.5A，电流最大时，定值电阻应为5Ω，此时

所以U0的取值范围为2.4V～2.5V。

(3)[5]灯丝电阻随电压的增大而增大，曲线c随着电压的增大，电压与电流的比值增大，故曲线c为灯泡的I﹣U曲线。

[6]电阻大小等于该点的电压与电流的比值，由图像可得A、B、D三点电流相等，D点电压最大，A点电压最小，故

B、C两点电压相等，B点电流更小，所以，点A、C同在小灯泡的I﹣U曲线上，其电阻随电压的增大而增大，故，所以，四者电阻大小关系为

[7]灯泡额定电压为2.5V，由I﹣U图像可知，当灯泡在额定电压下工作时，其阻值等于定值电阻的阻值，为10Ω，所以灯泡的额定功率为

(4)[8]选项C中的电路，先闭合S1、断开S2，调节滑动变阻器是电压表示数为灯泡的额定电压，再断开S1、闭合S2，此时电压表测量定值电阻的电压，根据可以计算出灯泡的额定电流，从而计算出额定功率。A、B、D三个选项均不能有效的测量小灯泡的额定电流，无法测量小灯泡的额定功率。