Question

【题目】小明在实验室探究电学实验，有如下器材：电压表、电流表、滑动变阻器、开关、电源（电压恒为4.5V）、定值电阻R（分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω）、小灯泡（额定电压为2.5V）、导线若干。

（1）在探究“电流与电阻的关系”实验中：

①小明设计了如图甲所示电路，请你帮他将图乙所示的实物图连接完整。

（_______）

②闭合开关前，要将滑动变阻器滑片移至____（选填“A”或“B”）端；电路中滑动变阻器起到保护电路和____的作用。

③闭合开关，发现无论如何移动滑动变阻器的滑片，电流表有示数，电压表示数为零，此时电路出现的故障可能是____。

④小明排除故障后继续实验，先将5Ω的电阻接入电路，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，直到电压表示数为2.5V，记下电流表示数；断开开关，把5Ω电阻换为10Ω的电阻，再闭合开关，应向____（选填“A”或“B”）端移动滑动变阻器的滑片，才能使电压表示数仍为2.5V，同时再记下电流表的示数。

⑤为确保所给的5个定值电阻接入电路后都能正常进行实验，那么，应该选取最大阻值不小于____Ω的滑动变阻器。

（2）完成以上实验后，小明将定值电阻换成小灯泡，想要测量它的额定电功率。在不损坏小灯泡的情况下，移动滑动变阻器的滑片，记录多组小灯泡两端的电压值及对应的电流值，根据这些数据绘制出了小灯泡的“I﹣U”关系图象（如图丙所示）。分析图象可知，小灯泡正常工作时灯丝电阻为____Ω，小灯泡的额定功率是____W。从图象还可以看出，小灯泡灯丝的电阻随____升高而增大。

Answer 1

【答案】 A 保持电阻两端电压不变 电阻短路 A 20 10 0.625 温度

【解析】

(1)①变阻器按一上一下接入电路中，电压有与电阻并联，如下所示：

②闭合开关前，为了保护实验仪器不被烧坏，要将滑动变阻器滑片移至阻值最大处的A端，电路中滑动变阻器起到保护电路和保持电阻两端电压不变的作用；

③闭合开关，无论如何移动滑动变阻器的滑片，电流表有示数，说明电路为通路，电压表示数为零，此时电路出现的故障可能是R短路；

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，所以滑片应向A端移动，才能使电压表示数仍为2.5V，同时再记下电流表的示数；

⑤电阻两端的电压始终保持UV=2.5V，根据串联电路电压的规律，变阻器分得的电压：U滑=UUV=4.5V2.5V=2V，变阻器分得的电压为电压表示数的 =0.8倍，根据分压原理，当接入25Ω电阻时，变阻器连入电路中的电阻为：R滑=0.8×25Ω=20Ω，为确保所给的5个定值电阻接入电路后都能正常进行实验，那么，应该选取最大阻值不小于20Ω的滑动变阻器；

(2)根据如图丙所示绘制出了小灯泡的IU关系图象知，灯在额定电压下的电流为0.25A，由欧姆定律，灯泡正常工作时灯丝电阻为： =10Ω，小灯泡的额定功率是：=2.5V×0.25A=0.625W；从图象还可知，灯在1V时的电流为0.12A、3V时的电流为0.27A，由欧姆定律，电阻分别为8.3Ω、11.1Ω；通过灯的电流随电压的变大而变大，根据 ，灯的功率变大，灯的温度升高，故小灯泡灯丝的电阻是随温度的升高而增大。