Question

小明探究电流与电阻的关系，实验器材有：电源（电压不变）、电阻箱、滑动变阻器A（0﹣500Ω）；滑动变阻器B（0﹣20Ω）、电流表、电压表、开关和导线。

（1）请在图甲中用笔画线代替导线，完成电路连接。

（______）

（2）在实验中将滑片P从一端缓慢移到另一端的过程中，发现在很大一段范围内电压表的示数变化很小，电压调节非常不方便，于是小明换用了滑动变阻器_____（选填“A”或“B”），解决了这个问题。接着小明按正确实验步骤开始实验，开关闭合时，两表的示数如图乙（a）、（b）所示，则电源电压为_____V．小明移动滑片，使电压表示数为6V，记录电流表示数，然后改变电阻箱的阻值继续实验。要保证小明能够完成实验，电阻箱可连入电路的阻值范围是____________。

（3）小明顺利完成实验，得到如下表所示的数据，则实验结论是：_________________。

U/V	6	6	6	6
R/Ω	12	15	20	30
I/A	0.5	0.4	0.3	0.2

（拓展）实验后，小明要测量标有“6V”字样的小灯泡的额定功率，发现电流表已经损坏，于是小明又找来一个开关，再利用一个10Ω的定值电阻及原有实验部分器材设计了如图所示的电路图。

①只闭合S₁，调节滑片P使电压表示数为6V；

②断开S₁，使滑动变阻器连入电路的阻值_____（选填“变大”、“变小”或“不变”），再闭合S₂，此时电压表示数为5V；

③灯泡的额定功率P_额＝_______W。

Answer

B 9 10---40Ω 电压一定时，电流与电阻成反比； 不变 2.25

【解析】

（1）由图中数据，电压表选用大量程与电阻箱并联，如下图示数：

（2）变阻器A的电阻比B的电阻大得多，在材料和横截面积相同的条件下，A的电阻丝比B的长的多，故发现在很大一段范围内电压表的示数变化很小，电压调节非常不方便，使用的是A变阻器，于是小明换用了滑动变阻器B，解决了这个问题，接着小明按正确实验步骤开始实验，即开关闭合时变阻器加入电路的电阻最大，两表的示数如图乙（a）、（b）所示，电流表选用小量程分度值为0.02A，电流为0.2A，电压表选用大量程，分度值为0.5V，电压为5V，根据串联电路的规律和欧姆定律，电源电压为U=IR滑+UV=0.2A×20Ω+5V=9V；小明移动滑片，使电压表示数为6V，根据串联电路电压的规律，变阻器的电压为：U滑=9V-6V=3V，电压表示数为变阻器分得电压的2倍，因变阻器最大阻值是20Ω，故根据分压原理，电阻箱可接入电路的最大阻值为：R最大=2R滑=2×20Ω=40Ω，接入电路的最小值为：R最小=×=10Ω，要保证小明能够完成实验，电阻箱可连入电路的阻值范围是10--40Ω；

（3）由表中数据，电流与电阻之积为一定值，故得出的结论：电压一定时，电流与电阻成反比；

【拓展】

①只闭合S1，调节滑片P使电压表示数为6V；

②断开S1，使滑动变阻器连入电路的阻值不变，再闭合S2，此时电压表示数为5V；

③在②中，根据欧姆定律，电路中的电流IR===0.5A，根据串联电路的规律和欧姆定律，变阻器接入电路中的电阻R滑===8Ω，在①中，灯的额定电流为：IL===0.375A，灯泡的功率：P额=ULIL=6V×0.375A=2.25W。