Question

【题目】小凯同学利用如图所示的实验装置探究电流与电阻的关系。实验器材有：定值电阻（5Ω、10Ω、20Ω、50Ω）、规格为“20Ω1A”的滑动变阻器、电源（电压恒为6V）、电压表、电流表、导线和开关。

（1）图甲是小凯连接的实物电路，其中一根导线连接错误，请你在该导线上打“×”并用笔画线代替导线正确连线。

（_______________）

（2）改正电路连接后，闭合开关，移动滑片，电压表指针随之偏转，而电流表的指针不动，则电路故障的原因是电流表_____（填“短路”或“断路”）。

（3）排除故障后，小凯进行实验时，调节滑片使电压表的示数为4V保持不变。根据提供的器材和连接的实物电路，最多可选择哪几个定值电阻进行实验？_____。

（4）为了确保所给的定值电阻单独接入电路后都能正常实验，小凯从其他小组借来了“50Ω 1A”的滑动变阻器，这时需要控制电压表的示数_____V不变。通过多次实验，可得结论：电压一定时，通过导体的电流与电阻成_____。

（5）实验结束后，在只有电流表的情况下，小凯同学设计了如图乙所示的电路，测出了小灯泡L的额定功率。已知小灯泡L正常工作的电流为0.2A，电源电压为6V，定值电阻R0的阻值为5Ω，请你将实验步骤补充完整。

①开关S接a，调节R1的滑片，使电流表的示数为_____A，此时小灯泡正常发光。

②开关S接b，使R1的滑片_____（填“向左移”、“向右移”或“保持不动”），此时电流表的示数为0.6A，则R1接入电路的阻值为_____，然后将R1的滑片滑到最_____（填“左”或“右”）端，此时电流表的示数为0.4A，则R1的最大阻值为_____Ω。

③小灯泡的额定功率P额＝_____W。

Answer 1

【答案】 短路 10Ω、20Ω 3 反比 0.2 保持不动 5Ω 左 10 1

【解析】

(1)[1]原电路中，两表和电阻均短路，电流表应与电阻串联，电压表与电阻并联，如下所示：

(2)[2]改正电路连接后，闭合开关，移动滑片，电压表指针随之偏转，而电流表的指针不动，则电路故障的原因是电流表短路；

(3)[3]电压表的示数为4V保持不变，由串联电路电压的规律，变阻器分得的电压为：

U滑＝6V﹣2V＝4V，

由分压原理：

UV：U滑=R定：R滑大

即：

2V：4V=R定：20Ω

故定值电阻的最大电阻为：R定＝40Ω；

当用5Ω的电阻时，由欧姆定律，因电流为0.8A大于0.6A，故只能10Ω、20Ω的电阻进行实验；

(4)[4][5]由串联电路电压的规律及分压原理有：

U-Uv′：UV′=R滑′:R定′

即:

6V-Uv′:UV′=50Ω:50Ω

故需要控制电压表的示数3V不变过多次实验可得结论：电压一定时，通过导体的电流与电阻成反比；

(5)实验步骤：

①[6]开关S接a，调节R1的滑片，使电流表的示数为0.2A，此时小灯泡正常发光；

②[7][8][9][10]开关S接b，使R1的滑片保持不动，此时电流表的示数为0.6A，由欧姆定律和串联电阻的规律，则R1接入电路的阻值为：

R1=-R0=-5Ω＝5Ω；

然后将R1的滑片滑到最右端，R1的电阻最大且与灯串联，电流表测电路的电流，此时电流表的示数为0.4A，由欧姆定律和串联电阻的规律，则R1的最大阻值为：

R大=-R0=-5Ω＝10Ω；

③[11]在①中变阻器连入电路的电阻为：

R1′＝10Ω﹣5Ω＝5Ω

由欧姆定律和串联电阻的规律，则灯的额定电压为：

UL＝U﹣ILR1′＝6V﹣0.2A×5Ω＝5V；

小灯泡的额定功率：

P额＝ULIL＝5V×0.2A＝1W。