Question

在“探究电流与电阻的关系”实验中，小丁选用如下器材：电压恒为 5V 的电源、阻值为 5Ω、10Ω、20Ω 的定值电阻，规格为“30Ω 1A”的滑动变阻器，电流表，电压表，开关和若干导线。

（1）如图甲所示为小丁连接的实验电路，闭合开关前发现电路中有一根导线连接错误，请在连接错的导线上打上“×”，并用笔画线代替导线将电路连接正确____________。

（2）改正错误后，用开关试触，发现电压表指针迅速摆到表盘最右端，电流表指针几乎未动，小丁分析可能是定值电阻发生了__________（选填“断路”或“短路”）故障。

（3）排除故障后，调节滑动变阻器的滑片，电压表示数如图乙所示，其示数为_______V。断开开关，保持滑动变阻器滑片位置不动，将 10Ω 电阻换成 5Ω 电阻，闭合开关，应将滑片向______（填“左”成“右”）移动，使电压表示数与第一次实验示数相同，此时电流表示数应为 _______A。

（4）在探究过程中，小丁发现，为了保持定值电阻两端电压不变，只要滑动变阻器接入电路的阻值与电路中定值电阻的阻值之比为____________即可。

（5）多次实验后，根据数据可以得出结论：电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成_________（选填“正比”或“反比”）。

（6）完成实验后，小丁又设计了如图丙所示的电路图，只用电压表就测出了额定电压为 U _额的小灯泡的额定功率，已知电源电压恒为 U，定值电阻的阻值为 R₀。请将实验步骤补充完整。

①_______（填三个开关的闭合与断开情况），调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数为______，小灯泡正常发光。

②保持滑动变阻器滑片位置不动，_______________（填三个开关的闭合与断开情况），记录电压表示数为。

③小灯泡额定功率的表达式 P _额=__________（用已知量和所测物理量符号表示）。

Answer

断路 2 左 0.4 3∶2 反 闭合，断开 闭合，断开

【解析】

(1)[1]原电路中，电流表与电阻并联，电压表串联在电路中是错误的，电流表应与电阻串联，电压表与电阻并联，如下所示：

(2)[2]改正错误后，用开关试触，发现电压表指针迅速摆到表盘最右端，电流表指针几乎未动。说明电压表串联到电路中了，因为电压表内阻很大，会造成电流表指针几乎不动，所以小丁分析可能是定值电阻发生了断路故障。

(3)[3]排除故障后，调节滑动变阻器的滑片，电压表示数如图乙所示，电压表选用小量程，分度值为0.1V，其示数为2V。

[4]根据串联分压原理可知，将定值电阻由10Ω改接成5Ω的电阻，电阻减小，其分得的电压减小；探究电流与电阻的实验中应控制电压不变，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减小滑动变阻器分得的电压，由分压原理，应减小滑动变阻器连入电路中的电阻，所以滑片应向左端移动，使电压表的示数不变。

[5]由欧姆定律，电流表示数应为

(4)[6]实验中保持定值电阻两端电压不变，由串联电路电压的规律，变阻器的电压为

5V−2V＝3V

由分压原理，滑动变阻器连入电路阻值与电路中定值电阻阻值之比为3∶2。

(5)[7]根据数据可以得出结论：电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。

(6)[8][9]①闭合，断开，调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数为

小灯泡正常发光。

[10]②保持滑动变阻器滑片位置不动，闭合，断开，记录电压表示数为。

[11]③在①中，定值电阻短路，灯与变阻器串联，电压表测变阻器的电压，根据串联电压的规律，灯的电压为额定电压；在②中，灯短路，变阻器与定值电阻串联，根据串联电路电压的规律和分压原理有

得

在①中，由欧姆定律，通过变阻器的电流即灯的额定电流

小灯泡额定功率的表达式