Question

小林和小亮在电学实验室进行了如下实验：

(1)探究“电流与电阻的关系”：

①小林利用四个定值电阻（阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω）、学生电源、电压表、规格为“25Ω 1A”的滑动变阻器、电流表、导线等实验器材，按着如图甲所示电路进行连接。检查发现电路中有一根导线连接错误，请在图中连接错误的那根导线上打“×”，并用笔画线代替导线将电路连接正确；

（_______）

②改正后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，发现电压表无示数，电流表有示数，其故障是定值电阻_____；

③排除故障后，把5Ω的电阻接入电路，闭合开关，调节滑片到适当位置，电流表示数如图乙所示，其示数为_____A；

④滑片位置不动，把5Ω的电阻换成10Ω的电阻，闭合开关，应向_____（填“左”或“右”）调节滑片，使电压表的示数保持不变，读取电流表示数；

⑤要使定值电阻单独接入电路都能完成实验，电源电压不能高于_____V；

⑥在探究电流与电压关系时，不能用灯泡代替定值电阻的原因是_____；

(2)测量“小灯泡额定功率”：

小亮在只有一只电压表的情况下，连接了如图丙所示的电路，测出了额定电压为2.5V的小灯泡的额定功率。（已知电阻R₁的阻值为20Ω，电源电压为4.5V）：

①闭合开关S，将开关S₁接_____（填“a”或“b”），调节变阻器的滑片使电压表的示数为_____V时，小灯泡正常发光；

②保持R₂的滑片不动，闭合开关S，将开关S₁接_____（填“a”或“b”），此时电压表的示数为3V；

③小灯泡的额定功率＝_____W。

Answer

短路 0.4 右 4.5 灯丝电阻随温度的变化而变化 b 2.5 a 0.5

【解析】

(1)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，电压表应与电阻并联，如下所示：

②[2]改正后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，电流表有示数，电路为通路，发现电压表无示数，其故障是定值电阻短路。

③[3]排除故障后，把5Ω的电阻接入电路，闭合开关，调节滑片到适当位置，电流表示数如图乙所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A，其示数为0.4A。

④[4]根据串联分压原理可知，将定值电阻由5Ω改接成10Ω的电阻，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，即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，所以滑片应向右端移动，使电压表的示数保持不变，读取电流表示数。

⑤[5]由③知，根据欧姆定律，电阻的电压为

由串联电路的规律及分压原理有：

方程左边为一定值，故右边也为一定值，当变阻器连入电路的电阻最大时，变阻器的电压最大，电源电压最大，即

解得

故电源电压不能高于4.5V。

⑥[6]在探究电流与电压关系时，要控制电阻的大小不变，故意不能用灯泡代替定值电阻，原因是灯丝电阻随温度的变化而变化。

(2)①[7][8]闭合开关S，将开关S1接b，调节变阻器的滑片使电压表的示数为2.5Ⅴ时，小灯泡正常发光。

②[9]保持R2的滑片不动，闭合开关S，将开关S1接a，此时电压表的示数为3V。

③[10]在①中，R1短路，电压表测灯的电压，电压表的示数为2.5Ⅴ时，小灯泡正常发光；

在②中，L短路，电压表定值电阻的电压，由欧姆定律

由串联电路的规律，变阻器连入电路的电阻：

在①中，由串联电路的规律和欧姆定律可求出灯的额定电流

灯的额定功率