Question

小明选用如下器材：5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω、30Ω的定值电阻、最大阻值为30Ω的滑动变阻器、学生电源、电流表、电压表、开关导线若干，进行探究：

探究“电流与电阻的关系”，电源电压为6V，控制电压为2.5V：

(1)请你帮助小明用笔画代替导线把图甲中的实物电路连接完整。要求：当滑动变阻器的滑片向左移动时，电流表的指针偏转角度变大；

（_________）

(2)把5Ω的电阻接入电路，使其两端的电压为2.5V并记下对应的电流值。当把5Ω换为10Ω的电阻后，使其两端的电压恢复到2.5V，此时滑动变阻器连入的阻值，跟原来的相比_____（填“变大”或“变小”）；

(3)当小明把25Ω的电阻接入电路中时，发现无论怎样调节滑动变阻器的滑片都不能使电阻两端电压达到2.5V。电阻两端控制电压2.5V不变，为保证六个电阻单独接入电路中完成实验，应该换用一个滑动变阻器阻值不低于_____Ω；

(4)由数据得出：当电压一定时，电流与电阻成反比。

(5)另一小组的小腾同学在只有一只电流表的情况下，连接了如图乙所示的电路测量小灯泡的额定功率：（已知小灯泡额定电流为I_额和滑动变阻器R₀的最大阻值为R₀）

①闭合S₁，将______的滑片调节到最左端，调节另一个滑动变阻器滑片，使电流表的示数为_______；

②闭合S₂，保持滑动变阻器______的滑片位置不变，调节另一个滑动变阻器，使电流表的示数为I_额；

③在步骤②基础上，保持_____滑片位置不动，将另一个滑动变阻器滑片移动到最左端，电流表示数为I₁，将此滑动变阻器的滑片移动到最右端，电流表示数为I₂；

④小灯泡额定电功率的表达式P_额=______。（用I_额、I₁ 、I₂、R₀）

Answer

变大 42 RP I额 R0 RP

【解析】

(1)根据定值电阻两端的电压和最小的定值电阻求出最大电流，确定电流表量程，再根据题目要求判断滑动变阻器下端所接的接线柱。

(2)当换上大电阻时，根据分压原理确定电压表示数的变化，由串联电路电压的规律求出变阻器滑片移动的方向。

(3)根据串联电路电压的规律求出变阻器分得的电压，根据分压原理，求出当接入30Ω电阻时变阻器连入电路中电阻值，即为滑动变阻器的最小阻值。

(5)已知灯泡的额定电流，可通过R0等效替代正常发光灯泡，再根据电路特点，利用电源不变计算出R0的阻值，由计算额定功率。

(1)[1]已知定值电阻两端的电压为2.5V，当接入5Ω的电阻时，电路中的电流最大，其值为

则电流表选取量程，当滑动变阻器的滑片向左移动时，电流表示数变大，根据欧姆定律可知，滑动变阻器接入的阻值变小，所以滑动变阻的下端左侧接线柱接入电路，即电流表的“0.6”接线柱与滑动变阻器的下端左侧相连，如下图所示：

(2)[2]根据串联分压原理可知，将定值电阻由5Ω换为10Ω后，电阻增大，其分得的电压增大，探究电流与电阻的实验中应控制电压不变，则应保持电阻两端的电压不变，根据串联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压，由分压原理，应增大滑动变阻器连入电路中的电阻，即阻值变大。

(3)[3]电阻两端的电压始终保持U=2.5V，根据串联电路电压的规律，变阻器分得的电压

根据串联电路分压原理可知

故为保证六个电阻单独接入电路中完成实验，应该换用一个滑动变阻器阻值不低于42Ω。

(5)①[4][5]闭合S1，将RP的滑片调节到最左端，调节R0的滑片，使电流表的示数为I额，灯泡正常发光，此时灯泡与R0串联。

②[6]闭合S2，保持R0的滑片位置不变，调节RP的滑片，使电流表的示数为I额，此时RP与R0串联，因为电路中电流仍为I额，所以RP=RL。

③[7]在步骤②基础上，保持RP滑片位置不动，将R0的滑片移动到最左端，电流表示数为I1，将R0的滑片移动到最右端，电流表示数为I2，由串联电路特点和欧姆定律可得

解得。

④[8]小灯泡额定电功率的表达式