Question

在“探究电流与电阻的关系实验”中电源电压恒为6V，3个定电阻R₁（5Ω），R₂（10Ω），R₃（20Ω），滑动变阻器标有“30Ω  1A“字样：

(1)设计并正确连接如图甲的电路，把定值电阻R₁接入图甲中的A、B两点之间，将滑动变阻器的滑片移到最右端，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，由图乙可知，调节后电压表的示数为_________V；

(2)用R₂直接替换R₁，如果保持滑动变阻器滑片的位置不变，闭合开关，电压表示数将_________ （选填“变大”、“变小”或“不变”）。这时，需要将滑动变阻器滑片______，直到电压表示数达到要求的值。在使用定值电阻R₁和R₂进行实验过程中，读取电流表示数时，滑动变阻器消耗的电功率之比是_________；

(3)使用R₃进行实验时，发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片，都不能使R₂两端的电压为2V。为使R₃两端的电压仍然为2V，你可以更换最大阻值更_________ （选填“大”或“小”）的滑动变阻器或者换用电源电压更_________（选填“大”或“小”）的电源；

小明按照如图丙所示的电路图连接好电路，测量一只额定电压为2.5V的灯泡的电功率，可选用滑动变阻器的规格“1.5A 50Ω”和“2.0A 20Ω”，实验数据和现象如表：

实验次数	电压表示数/V	电流表示数/A	灯泡亮度
1	1	0.2	较暗
2	2.5		正常发光
3	6	0	不发光

(4)第3次实验电流表示数为零是因为_________ ，上面实验中他选用的滑动变阻器规格为_________；

(5)由于小明粗心大意，没有记录灯泡正常发光时电流表的示数，于是他根据第一次实验数据计算出灯泡电阻5Ω，再计算出灯泡两端电压为2.5V时的功率1.25W。而同组小华认为灯泡的额定功率应小于1.25W，作出这样判断的依据是_________。

Answer

2 变大 向右端移动 2∶1 大 小 灯断路 1.5A 50Ω 灯在2.5V时的电阻大于5Ω

【解析】

(1)[1] “探究电流与电阻的关系实验”要保证定值电阻两端电压不变，根据图乙中4个点的坐标，由可知调节后电压表的示数为

UV=IR=0.4A×5Ω=2V

(2)[2] 根据串联分压原理可知，用R2直接替换R1，电阻增大，其分得的电压增大，电压表示数大于2V。

[3]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，使电压表的示数为2V。

[4]由图乙可知接R1（5Ω）时电路电流为0.4A，接R2（10Ω）时电路电流为0.2A，因为实验中要保证每次分压相同，因此两次实验时滑动变阻器分得的电压相同，由可得

(3)[5][6]由题意知，滑动变阻器两端的电压应为

U滑=6V-2V=4V

当将20Ω的定值电阻接入电路时，根据串联分压特点可知

即

解得R滑=40Ω＞30Ω，故滑动变阻器的最大阻值偏小，无论怎样移动滑片都不能满足电压表示数为2V。若电源电压太高，则定值电阻两端分担的电压较大，会大于2V，不能完成实验，所以，应更换最大阻值更大的滑动变阻器或者换用电源电压更小的电源。

(4)[7]由表格数据可知，电压表示数等于电源电压，电流表无示数，说明小灯泡断路，电压表直接串联在电路中。

[8]由表中第1组数据，根据欧姆定律灯和串联电路的规律，此时变阻器连入电路的电阻

故选用“1.5A 50Ω”的变阻器。

(5)[9] 第1次实验数据计算出灯泡电阻为5Ω，当灯泡两端电压增大时，通过灯的电流也变大，根据P=UI，灯的功率变大，灯丝温度升高，故灯丝电阻增大，即当灯的电压为2.5V时，此时灯的电阻应大于5Ω，再计算出灯泡两端电压为2.5V时的功率

此时计算的额定功率偏大，即灯泡的额定功率应小于1.25W。