Question

小久利用电压恒为6V的电源，额定电压为3.8V的小灯泡，10Ω、20Ω、30Ω、40Ω、50Ω的定值电阻，铭牌上标有“20Ω 1A”的滑动变阻器，电压表电流表，开关，导线完成了下列电学实验。

(1)探究电流与电阻关系。

①他设计的电路图如图甲所示，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应调到最_____(填“左”或“右”)端。他将10Ω的定值电阻接入电路中，调节滑动变阻器的滑片，使定值电阻两端电压为4V读出电流表示数。保持滑动变阻器的滑片位置不变，把10Ω的定值电阻换成20Ω的定值电阻，为了使电压表的示数保持不变，应将滑动变阻器的滑片向_____(填“左”或“右”)端移动。

②他将定值电阻分别单独接入电路中，保持定值电阻两端电压为4V，最多可以完成_____次实验。通过实验可得出结论：电压一定时，导体中的电流与导体的电阻成_____。

(2)测量小灯泡额定功率。

①小久设计了如图乙所示的电路。闭合开关，观察到小灯泡不发光，电流表无示数，则电压表示数为_____V。

②小久检查电路时，发现所连接电路存在一处错误。请你在错误的导线上画“×”，用笔画线代替导线，画出正确的连线。

（______________）

③排除故障后闭合开关，移动滑动变阻器的滑片。当电压表示数为3.8V时，电流表的示数如图丙所示，则电流表示数为_____A，小灯泡的额定功率为_____W。

(3)小久找来额定电压为2.5V的小灯泡和开关，利用上述实验用过的电压为6V的电源和“20Ω 1A”的滑动变阻器，设计了如图丁所示的电路，测出了额定电压为2.5V小灯泡的额定功率。请帮他将实验过程补充完整：

①闭合开关S、S₁、S₂，调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数为_____V时，小灯泡正常发光。

②闭合开关S、S₁，断开S₂，保持滑片位置不变，读出电压表示数为2.5V。

③_____(填所有开关的闭合或断开状态)，读出电压表的示数为5V。

④小灯泡的额定功率P_额＝_____W。

Answer

右 右 4 反比 6 0.3 1.14 3.5 闭合开关S、S2，断开S1 0.875

【解析】

(1)①[1]为了保护电路，闭合开关前滑动变阻器的滑片在阻值最大处，即最右端；

[2]将10Ω电阻换成20Ω电阻时，根据分压原理可知，电压表示数将增大，为保持电压表示数不变（应使电压表示数减小为原来的电压值），根据串联电路电压的规律，应增大变阻器分得的电压，应增大变阻器连入电路中的电阻大小，即滑片向右移动，直到电压表示数为4V；

②[3]根据串联电路电压的规律知，滑动变阻器两端的电压为：

U滑＝U﹣UR＝6V﹣4V＝2V，

通过电路的最小电流为：

I最小＝＝0.1A，

定值电阻的最大值为

R最大＝＝40Ω，

所以只有10Ω、20Ω、30Ω、40Ω的定值电阻可以适用，故最多可以完成4次实验；

[4]通过实验可得出结论：电压一定时，导体中的电流与导体的电阻成反比；

(2)①[5]若电流表示数为0，灯不亮，说明电路可能断路，此时电压表有示数，且等于电源电压，为6V；

②[6]分析实物图可知，变阻器与电流表串联后与灯并联，电压表串联在电路中，是错误的，电流表应与灯串联，变阻器与灯串联，电压表与灯并联，将小灯泡右侧连线改接到电压表的负接线柱，如下图所示：

③[7]图丙中电流表的量程为0﹣0.6A，分度值为0.02A，示数为0.3A，

[8]灯泡的额定功率为：

P＝UI＝3.8V×0.3A＝1.14W；

(3)①[9]开关S、S1闭合、S2断开，调节滑动变阻器滑片，此时电压表测量滑动变阻器两端的电压，根据串联电路电压的规律知，使电压表示数为

6V-2.5V＝3.5V

时，灯泡正常发光；

②闭合开关S、S1，断开S2，保持滑片位置不变，读出电压表示数为2.5V。

③[10]闭合开关S、S2，断开S1，此时电压表测量滑动变阻器两端的电压，读出电压表的示数为5V，此时电压表的示数为“闭合开关S、S1，断开S2”时的2倍，由图知这两次电路的连接不变，电流大小不变，只是电压表的测量范围变化了，根据串联电路的分压作用知此时滑片在中间位置，即闭合开关S、S1、S2，滑动变阻器的滑片在中点处，即滑动变阻器的电阻为10Ω，通过滑动变阻器的电流为：

I＝＝0.35A，

小灯泡正常发光。

④[11]小灯泡的额定功率

P额＝UI＝2.5V×0.35A＝0.875W。