题目内容
【题目】在物理课外实验探究活动中，某小组设计了一个能反映水平风力大小的装置，如图甲所示，电源电压恒为16V，R0为定值电阻，L为额定电压是2.5V的小灯泡，其I﹣U关系的部分数据如图乙所示，AB为长14cm、阻值60Ω粗细均匀的电阻丝（电阻丝的阻值与长度成正比），OP为质量、电阻均不计的金属细杆，下端连接一个重2N的圆球P．闭合开关S，无风时，OP下垂并与A端接触，此时电流表示数为0.2A；有风时，OP绕悬挂点O转动，风对球的作用力F方向始终水平向右，已知OA为10cm，OP始终与AB接触良好且无摩擦；求：
（1）电流表示数为0.2A时，灯泡的电阻为多少？
（2）无风时R0消耗的电功率？
（3）有风时，为防止灯泡烧坏，求电阻丝AB接入电路中的最小阻值？
（4）此时允许风对球施加的最大作用力为多少？（OP可看做以O为支点的杠杆）
【答案】（1）5Ω；（2）0.6W；（3）30Ω；（4）1.4N。
【解析】
（1）由电路图可知，灯泡L、定值电阻R0和电阻丝串联，电流表测电路中的电流，当电流表示数为0.2A时，由图乙可知此时灯泡两端的电压为1V，由I＝
可得，灯泡的电阻：RL＝
=
＝5Ω；
（2）无风时，OP下垂并与A端接触，电阻丝接入阻值最大为60Ω，电阻丝两端的电压：UAB＝IRAB＝0.2A×60Ω＝12V，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，R0两端的电压：U0＝U﹣UL﹣UAB＝16V﹣1V﹣12V＝3V，则此时R0消耗的电功率：P0＝U0I＝3V×0.2A＝0.6W；
（3）R0的阻值：R0＝
=
＝15Ω，为防止灯泡烧坏，灯泡两端的电压UL额＝2.5V，由图乙可知，电路的最大电流I′＝0.3A，此时风对球的压力最大，OP绕O转动的角度最大，设此时OP与AB的接触点为C，
R0两端的电压：U0′＝I′R0＝0.3A×15Ω＝4.5V，RBC两端的电压：UBC＝U﹣UL额﹣U0′＝16V﹣2.5V﹣4.5V＝9V，此时电阻丝连入电路的电阻：RBC＝
＝30Ω，即电阻丝AB接入电路中的最小阻值为30Ω；
（4）因电阻丝的电阻与电阻丝的长度成正比，所以，BC＝
×AB＝
×14cm＝7cm，则AC＝AB﹣BC＝14cm﹣7cm＝7cm，如图，把OP视为杠杆，F的力臂为OD，G的力臂等于PD，根据杠杆平衡条件可得：F×OD＝G×PD，则：
=
，根据相似三角形的知识可得：=
，所以，=，则：F＝×G＝
×2N＝1.4N。
【题目】在探究“电流与电阻的关系”的实验中，所选定值电阻的阻值为分别为R1＝5Ω，R2＝10Ω，R3＝20Ω滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”。
（1）请在图中的虚线框内画出滑动变阻器的电路符号，并用笔划线代替导线，将图所示的实物电路连接完整。
（_________________）
（2）连好电路后，按下列步骤进行实验：
①将R1接入电路，调节滑动变阻器，使电压表的示数为1.5V，记下电流表的示数I1。
②用R2替换R1接入电路，接下来的操作是：_____。
③用R3替换R2接入电路，重复上述操作。
（3）请将表格中的数据填写完整。
次数 | R/Ω | I/A |
1 | 5 | 0.3 |
2 | 10 | ____ |
3 | 20 | ____ |
（4）本实验的结论是：_____。
【题目】甲、乙两位同学做“用电流表、电压表测电阻”实验。两位同学所用器材完全相同，电源电压为6V，待测电阻的阻值约为10Ω，滑动变阻器标有“20Ω1.5A”。
（1）甲同学设计的测量电路如图（a）。
①在开关闭合前，滑动变阻器的滑片应置于最_____端；
②导线A、B、C、D中有一根连接错误，这根导线是_____；
③改正连接错误并闭合开关后，小华发现无论怎样调节滑动变阻器，电压表示数不为零。且保持不变，而电流表示数始终为零，已知导线及各接线柱连接完好，则电路中的故障是_____。
④改正故障后，甲同学闭合开关，将滑动变阻器的滑片P移到某一位置时，两电表示数如图（b），由此可求得此时测得电阻值Rx＝_____。
（2）乙同学将测得的三组数据记录在表格中，甲同学发现乙同学的实验数据存在问题，请你判断甲同学说的是否正确_____（选填“是”或否“），并简述你的理由_____。
物理量 实验序号 | 电压（V） | 电流（A） | 电阻（Ω） | 电阻平均值（Ω） |
1 | 1 | 0.1 | / | / |
2 | 3.5 | 0.34 | / | |
3 | 4 | 0.42 | / |
