Question

【题目】小明利用以下器材：电源（电压恒为6V），滑动变阻器，开关各一个，电流表、电压表各一块，三个定值电阻（10Ω、15Ω、20Ω），导线若干，来探究电流与电阻的关系。

(1)如图甲是小明连接的实物电路，图中有一根导线连接错误，请你在连接错误的导线上打“×”并补画出正确的连线；

（________）

(2)电路连接正确后，闭合开关前，滑片应置于________端；（选填“A”或“B”）

(3)闭合开关后，移到滑片，使与电阻（20Ω）并联的电压表示数为4V，读出电流表示数，再分别改接15Ω、10Ω的电阻，重复上述实验，收集的实验数据如表1所示。老师告诉小明有一组数据误差较大，便找来一个5Ω的电阻让他再测一组数据。当他把5Ω的电阻接入电路时，要使电压表示数仍为4V，实验不能继续进行，其原因是_______________________________________________；

(4)改变连接后，当电压表示数仍为4V时，电流表示数为________A（如图乙所示）。综合分析数据可得：电压一定时，___________________________________________；

（拓展1）小明又利用上述实验器材探究“电流与电压的关系”，将滑片从一端移到另一端的过程中，收集的实验数据填入了表2中。

表1

电压U/V	4
电阻R/Ω	20	15	10
电流I/A	0.20	0.28	0.40

表2

电阻R/Ω	10
电压U/V	2	3	4	5	6
电流I/A	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6

(1)分析表2中数据可得：电阻一定时，_________________；

(2)分析可知，小明使用的变阻器的最大阻值为________Ω；

（拓展2）完成上述实验后，小明还想测定一个U额＝2.5V的小灯泡的额定功率，他发现电流表已坏，于是他向物理老师借了一个单刀双掷开关，借助部分现有的实验器材，设计了如图丙所示的实验器材，测出了小灯泡的额定功率，请你帮他将下列实验步骤补充完整：

<>(1)连接好实验电路，______________，移动滑片，使电压表示数为_______V；

(2)保持滑片的位置不动，S2接1，读出电压表的示数为U；

(3)小灯泡额定功率的表达式P额＝___________。（用物理符号表示）

Answer 1

【答案】 A 超过了电流表所选的量程 0.8 导体中的电流和导体的电阻成反比 通过电阻的电流与电阻两端的电压成正比 20 闭合开关S1，开关S2接2 2.5

【解析】

(1)[1]从实物图可以看到，电流从电源正极流出，流过开关、电流表、滑动变阻器，当到达电阻R的右端时，这时电流不会流过电阻R，也不会流过电压表，而是直接回负极；这情况下应该把变阻器右下端与电阻R右端的接线，改成变阻器右下端与电阻R左端的接线，这时电流会流过电阻R，电压表测电阻R的电压，这样符合实验要求；根据上述更改接线，如下图所示。

(2)[2]电路连接正确后，闭合开关前，为了保护电路，以免电流过大，变阻器接入电路的电阻应该最大，从实物图可以看到，滑片应该置于A端。

(3)[3]当他把5Ω的电阻接入电路时，要使电压表示数仍为4V，这时根据可知，电路中的电流大小是

这个电流值已经超过电流表的量程，所以实验不能继续进行。

(4)[4]由上述可知，电阻两端的电压是4V，根据可知，电流表选择0~3A量程，分度值是0.1A，所以示数是0.8A。

[5]从表1数据可知，电流与导体电阻的乘积是定值，由此可得到：电压一定时，导体中的电流和导体的电阻成反比。

(1)[6]从表2数据可知，电阻两端的电压与流过它的电流比值是一个定值，由此可得到：电阻一定时，通过电阻的电流与电阻两端的电压成正比。

(2)[7]将滑片从一端移到另一端的过程中，由表2数据可知，当电压表的示数是6V时，这个是电源电压的大小，也就是变阻器两端的电压是0，变阻器接入电路的电阻是0；当电压表的示数是2V时，可知变阻器接入电路的电阻最大，变阻器两端的电压是

那么变阻器的最大阻值是

即小明使用的变阻器的最大阻值为。

(1)[8][9]连接好实验电路，闭合开关S1，开关S2接2，移动滑片，使电压表示数为2.5V。

(3)[10]保持滑片的位置不动，S2接1，读出电压表的示数为U，这个电压是灯泡和电阻R0的电压之和，那么由上述可知，电阻R0的电压大小是

流过电阻R0的电流大小是

串联电路电流处处相等，那么可知流过灯泡的电流大小是

这也是小灯泡的额定电流，根据可知，小灯泡额定功率的表达式是

小灯泡额定功率的表达式是。