Question

【题目】浩浩和然然在电学实验室进行了如下实验。

(1)探究“电流与电阻的关系”。

①浩浩利用四个定值电阻（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω）、学生电源、电压表、规格为“20Ω 1A”的滑动变阻器、电流表连接的电路如图甲所示，检查发现电路中有一根导线连接错误，请在图中连接错误的那根导线上打“×”，并用笔画线代替导线将电路连接正确；

（________）

②改正后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，发现电压表无示数，电流表有示数，其故障是定值电阻_________；

③排除故障后，把5Ω的电阻接入电路，闭合开关，调节滑片到适当位置，电流表示数如图乙所示，其示数为___________A；

④滑片位置不动，把5Ω的电阻换成10Ω的电阻，闭合开关，应向__________（选填“左”或“右”）调节滑片，使电压表的示数保持不变，读取电流表示数；

⑤要使定值电阻单独接入电路都能完成实验，电源电压取值范围为2V~___________ V；

⑥在探究电流与电压关系时，不能用灯泡代替定值电阻的原因是___________________________。

(2)测量“小灯泡额定功率”。

然然在只有一只电压表的情况下，连接了如图丙所示的电路，测出了额定电压为U额的小灯泡的额定功率（已知滑动变阻器R1的最大阻值为R0，U额小于电源电压）；

①闭合开关S断开S1，将R1的滑片滑到最右端，R2的滑片滑到最________（选填“左”或“右”）端，读出此时电压表的示数U，即为电源电压；

②闭合开关S断开S1，将R1的滑片滑到最左端，调节R2的滑片，使电压表的示数为____________，此时小灯泡正常发光；

③保持___________（选填“R1 ”或“R2”）的滑片不动，闭合S、S1调节另一个滑动变阻器的滑片至最右端，读出电压表的示数为U1；

④小灯泡的额定功率P额=_________________（用字母表示）。

Answer 1

【答案】 短路 0.40 右 4 灯丝电阻随温度升高而增大 左 U额 R2

【解析】

(1)①[1]探究“电流与电阻的关系”时，需要使电压表与定值电阻并联，电流表与定值电阻串联，电路连接改正如图所示。

②[2]闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，电压表无示数，电流表有示数，说明其它电路正常与电压表并联的部分电阻为0，即定值电阻被短路，其故障是定值电阻短路。

③[3]由乙图可知，电流表接入的是小量程，分度值为0.02A，电流表示数为0.40A。

④[4]把5Ω的电阻换成10Ω的电阻，电路中的电阻变大，电源电压不变，根据欧姆定律，电路中电流变小，滑片位置不动，滑动变阻器的阻值不变，电流变小，滑动变阻器两端电压变小，电源电压不变，由于电阻与滑动变阻器串联，所以10Ω的电阻两端电压比5Ω的电阻两端电压大，若使10Ω的电阻两端电压与5Ω的电阻两端电压相等，需要减小电流中的电流，由于电源电压不变，所以需要增大电路中的电阻，故闭合开关，应向右调节滑片，使电压表的示数保持不变。

⑤[5]把5Ω的电阻接入电路，电流为0.40A，电阻两端电压为

由于定值电阻最大阻值为20Ω，滑动变阻器最大阻值为20Ω，要使定值电阻单独接入电路都能完成实验，电源电压最大值为U电，则

电源电压最大值为

⑥[6]用控制变量法探究电流与电压关系时，需要保持电阻不变，而灯泡灯丝的电阻随温度的升高而增大，故不能用灯泡代替定值电阻。

(2)①[7]由图丙可知，闭合开关S断开S1，将R1的滑片滑到最右端，R2的滑片滑到最左端，相当于电压表两个接线柱接到了电源的两极上，此时电压表测量的是电源电压。

②[8]闭合开关S断开S1，将R1的滑片滑到最左端，这时R1接入电路的阻值为0，电压表与灯泡并联，测量的是灯泡两端的电压，故调节R2的滑片，使电压表的示数为灯泡的额定电压U额，此时小灯泡正常发光。

③[9]闭合S、S1，这时灯泡被短路，电压表与R1并联，测量的是R1两端的电压，此时R1的阻值为0，保持R2的滑片不动，R2的阻值不变，调节滑动变阻器R1的滑片至最右端，此时R1的阻值为R0，电压表的示数为U1，电路中的电流为

此时滑动变阻器R2的阻值为

④[10]闭合开关S断开S1，将R1的滑片滑到最左端，这时R1接入电路的阻值为0，灯泡与R2串联，小灯泡正常发光，这时电路中的电流为

小灯泡的额定功率为