Question

【题目】小军用如图所示的电路探究“通过导体的电流与导体两端电压的关系”．

（1）小军连接的电路有一处错误，请只改动一根导线，使电路连接正确（在应改动的导线上打“×”，用笔画线代替导线画出正确的接法）

（2）小军改正错误后，在开关闭合前，滑动变阻器的滑片应放在最 （选填“右”或“左”）端．开关闭合后，发现电压表无示数，电流表有示数，电路可能的故障是 ．

（3）图乙时他解决故障后某次实验的电流表和电压表示数，则小军选择的定值电阻是 Ω．若使电压表的示数变大，小军应将滑动变阻器的滑片向 （选填“左”或“右”）移动．

（4）小军进行了多次实验后，绘制了定值电阻的电流随电压变化的图象（如图丙所示）．正确的图象是 （选填“A”或“B”）．

（5）小军看到实验桌上有一个额定电压为U的小灯泡，他想挑战只用一只电流表测量该小灯泡的额定功率．小军又找来一个已知阻值的定值电阻R0和两个开关S1，S2，设计了如图所示的电路图，请补全小军的实验步骤．

①只闭合开关S和 （选填“S1”或“S2”），调节滑动变阻器的滑片，使电流表的示数为 ；

②只闭合开关S和 （选填“S1”或“S2”），保持滑动变阻器的滑片位置不变，读出此时电流表的示数为I；

③则小灯泡的额定功率的表达式为：P额= （用字母表示）．

（6）小军又想探究“通过导体的电流与导体电阻的关系”．他利用如图戍所示的电路图，选择三个阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω的定值电阻．规格为“10Ω 1A”的滑动变阻器．若他想三次实验中控制电压表的示数为2V不变，则电源电压的选取范围是2V～ V．

Answer 1

【答案】（1）如图所示；

（2）左 电阻R短路；

（3）10； 右；

（4）A

（5）①S2；； ②S1；③U×（I﹣）；

（6）3

【解析】

试题分析：（1）电压表应并联在定值阻的两端；

（2）开关闭合前，应将滑片移至最大阻值处；电流表有示数，应排除断路，电压表无示数，故障可能是与电压表并联的电路短路；

（3）认清电流表、电压表的小量程的分度值读数，根据欧姆定律求电阻大小；

（4）电阻不变，电流与电压成正比

（5）根据并联电路电压相等的特点判断灯泡正常发光时电流表的示数，根据并联电路的电流特点得出灯泡发光时的电流值，得出电功率的表达式；

（6）根据最大的定值电阻来计算最大电压值．

解：（1）图中电压表并联在灯泡与滑动变阻器的两端了，应将电压表并联在灯泡的两端，这样才能完成探究实验，改正后的实物图如图所示；

（2）图中滑动变阻器滑片右边的电阻丝连入电路，为保护电路元件的安全，应将滑片移至最左端，使其接入电路的阻值最大；

开关闭合后，电流表有示数，说明电路中没有断路故障；电压表无示数，则可能是与电压表并联的电阻R短路；

（3）由图乙知，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.24A；电压表的量程为0～3V，分度值为0.1V，示数为2.4V；

所以定值电阻R==10Ω；

要使电压表的示数变大，根据串联电路电压的特点可知，应减小滑动变阻器的电压；由分压原理可知，应减小滑动变阻器接入电路的阻值，故应将滑片向右滑动；

（4）由于电阻R是定值电阻，所以，其电流与电压成正比，故选A；

（5）①首先只闭合S和S2，定值电阻与灯泡并联后与变阻器串联，此时电流表测量通过定值电阻R0的电流；

当灯泡正常发光时，由于并联电路各支路两端电压相等，则定值电阻两端电压也为U；

所以，此时通过定值电阻R0的电流为I0=，即当电流表示数为为时，灯泡一定正常发光；

所以，只闭合S和S2，调节滑动变阻器的滑片，使电流表的示数为；

②只闭合S和S1，电路仍然是定值电阻与灯泡并联后与变阻器串联，但此时电流表测量干路电流I，由于滑动变阻器的滑片位置不变，R0和灯两端的电压不变，灯泡仍正常发光，通过定值电阻的电流不变，根据并联电路的特点，此时灯正常发光的电流：I额=I﹣I0=I﹣，则灯泡的额定功率P额=U额I额=U×（I﹣）；

（6）定值电阻两端的电压始终为2V不变，当用20Ω定值电阻做实验时，滑动变阻器接入电路的阻值最大为10Ω时，此时滑动变阻器两端的电压最大，电源电压即为最大值．根据分压原理有：，所以滑动变阻器的电压U滑=×UR=×2V=1V，则电源电压的最大值为：U总大=1V+2V=3V．

由上分析知，电源电压的范围是2V～3V之间．

故答案为：

（1）如图所示；

（2）左 电阻R短路；

（3）10； 右；

（4）A

（5）①S2；； ②S1；③U×（I﹣）；

（6）3．