题目内容

3．小光和小明同学在实验室进行小组实验，“探究导体的电流与电阻的关系”．
【器材】电源（电压恒为3V），电流表、电压表各一只，开关一个，三个定值电阻（5Ω、10Ω、20Ω），两个滑动变阻器（甲：10Ω 2A；乙：20Ω 1A），导线若干．
【设计并进行实验】
实验中两位同学商定电压表的示数保持2V不变．
（1）请你为他们选定一个合适的滑动变阻器：乙（选“甲”或“乙”）
（2）请你用笔画线代替导线把图1所示滑动变阻器正确接入电路中．

（3）小光选用5Ω的电阻完成了实验，记录相关数据后断开开关．小明同学选用10Ω的电阻重新组装电路后，闭合开关，发现电压表的示数大于2V（选“大于”“小于”或“等于”），此时他应该移动滑动变阻器的滑片，达到实验要求，读取相关数据，完成实验．
【实验拓展】
他们又找到一个额定电压为2.5V的小灯泡，测量这个小灯泡的额定功率．
实验时，要使小灯泡正常发光，应移动滑动变阻器的滑片使电压表的示数为2.5V，此时电流表的示数如图2甲所示，在电流表读数方面，小光和小明有了分歧，并且请了老师来帮忙读数．为此他们获得了三组数据，并进行了三组数据处理，如下表：
电压表示数/V电流表示数/A额定功率/W
小光2.50.3190.798
小明2.50.3200.8
老师2.50.3180.795
在记录小灯泡的额定功率时，他们采用的方法是：
P=$\frac{0.795W+0.8W+0.798W}{3}$=0.798W，
你认为这样处理数据的方法是否正确？正确（填“正确”或“不正确”）．

分析 （1）探究电流与电阻的关系时，定值电阻与滑动变阻器串联，根据串联电路电压特点求出滑动变阻器两端电压，根据欧姆定律可知电阻越大电流越小，求出接入不同电阻时的最小电流，再根据欧姆定律的变形公式求出滑动变阻器接入电路的最大阻值．
（2）滑动变阻器应该串联在电路中，且接法是一上一下；
（3）先分析电路中总电阻的变化，再分析电路中电流的改变以及滑动变阻器两端电压的变化，然后根据串联电路的特点确定电压表示数的变化；实验时，要使小灯泡正常发光，应移动滑动变阻器的滑片使电压表的示数为小灯泡的额定电压．

解答 解：（1）由欧姆定律的可知，电压一定时，电阻越大，电流越小，因此当接入电路中的电阻为20Ω时，电路中的电流是：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2V}{20Ω}$=0.1A，此时滑动变阻器接入电路的阻值最大；
为了保持定值电阻两端电压为2V不变，滑动变阻器两端电压为：3V-2V=1V；故滑动变阻器有效电阻：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{1V}{0.1A}$=10Ω．只有此时中滑动变阻器的最大阻值大于10Ω，故选乙；
（2）滑动变阻器应该串联在电路中，且接法是一上一下；如下图：

（3）滑动变阻器的滑片位置不变，当用10Ω的定值电阻代替5Ω的定值电阻时，电路中的总电阻变大，
据I=$\frac{U}{R}$，所以电路中的电流变小，滑动变阻器两端的电压变小，据串联电路中总电阻等于各分电阻之和，故定值电阻两端的电压变大，即电压表的示数大于2V，据串联电路中电阻越大分得的电压越大，所以为使两端的电压保持2V不变，应减小滑动变阻器接入电路中的电阻．
实验时，要使小灯泡正常发光，应移动滑动变阻器的滑片使电压表的示数为2.5V，在电压一定的前提下，小灯泡的额电功率可以用平均计算的方法计算．
故答案为：（1）乙；（2）见上图；（3）大于；移动滑动变阻器的滑片；2.5；正确．

点评 此题主要考查的是学生对控制变量法、实验注意事项和串联分压特点的理解和掌握，根据串联时分压关系知道当一个电阻阻值减小时，其两端的电压也减小是本题关键．

练习册系列答案
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19．如图所示，电磁起重机的吸盘（主要部分是电磁铁）吸起铁器静止在空中（吸盘下表面水平）．下列与此相关的说法正确的是（　　）
A．它是利用异种电荷相互吸引的原理工作的
B．吸盘吸引铁器的同时，铁器对吸盘也有吸引力，其大小小于吸盘对铁器的吸引力
C．此时吸盘对铁器的吸引力一定等于铁器的重力
D．增大电磁铁中的电流，它们仍将静止在空中，但吸盘对铁器的吸引力一定大于铁器的重力
20．冬天，早晨跑步的人嘴里呼出“白气”，这是一种液化现象．大型载重汽车下坡时间较长时，为防止刹车片过热造成刹车失灵，要向刹车片和轮胎喷水降温．刹车片过热是通过做功方式增加内能的．
17．甲、乙两只灯泡，其I-U关系图象如图所示．现将甲、乙两灯串联在电路中，当甲灯两端的电压为2V时，乙灯消耗的功率是（　　）
A．1.2WB．0.8WC．2WD．3W
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8．一小灯泡上标明额定电压为4V，额定功率看不清楚．小明和同学们用电阻箱、电流表、开关、12V的稳压电源各一个，连成了如图所示的电路，其中R为电阻箱．小明测出了电流表示数随电阻箱阻值变化的几组值，并将其记录在以下的表格中．
电流/A0.900.800.500.360.280.22
电阻/Ω81020304050
（1）当电路中电流为0.50A时，电阻箱两端的电压是10V，小灯泡的电阻为4Ω．
（2）根据表中数据，请求出小灯泡的额定功率是3.2W．
（3）在分析实验数据时，小明的同学发现小明记录的数据中有一个电流值有错误，这个错误数据是0.22A．
（4）小明的同学认为利用图示器材还能进行下列实验，其中无法完成的是C．
A．测量小灯泡正常工作时的电阻    B．探究小灯泡的亮度与灯泡功率的关系
C．探究导体中的电流与电压的关系  D．探究串联电路中电流的特点．
15．在“探究电流与电阻的关系”实验中，可用器材：六节新干电池，阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω的电阻各一个，滑动变阻器一个，电流表、电压表各一个，开关一个，导线若干．电路如图所示．
（1）按电路图正确连接电路．闭合开关前应将滑动变阻器的滑片置于图中的右端．
（2）将5Ω的电阻接入电路的a、b两点间，闭合开关，发现电压表示数为9V，电流表无示数，则电路存在的故障是定值电阻断路．
（3）排除故障后，闭合开关，移动滑片，当电压表的示数为3V时，记录电流表的示数．
（4）用10Ω的电阻替换5Ω的电阻接入a、b两点间，闭合开关，移动滑片，使电压表的示数为3V时，记录电流表的示数．
（5）用20Ω电阻替换10Ω的电阻接入a、b两点间，继续实验，发现无论怎样移动滑片，电压表示数始终大于3V，由此判断小明使用的滑动变阻器最大阻值可能为20Ω（选填“10Ω”、“20Ω”、或“50Ω”）．
（6）现在手边没有其它器材，小明想利用前两次的实验数据继续完成实验，可以采取的措施是减小电源电压．
12．莉莉同学观察自己家中的手电筒上的小灯泡，发现上面标有“2.5V”字样，她想测出该灯的额定功率，为此她连接了如图甲所示的电路．（其中电源电压为6V）
（1）经检查，各元件完好且线头接触良好后，闭合开关，发现小灯泡不亮，但电压表会超过其最大测量值．
（2）在原电路中去掉一根导线并在该导线上打“×”，用笔画线代替导线，连接出正确的电路．
（3）电路连接正确后，测量该灯的额定功率时，闭合开关，小心调节滑动变阻器，注意观察电压表，使该表示数为2.5V时，再读出另一电表的示数，表盘示数如图乙所示，则可算出小灯泡的额定功率为0.9W．
13．如图所示，物体B的重力等于20N，水平推力F等于10N，此时物体刚好沿水平方向做匀速直线运动，此时物体所受的滑动摩擦力等于10N，若撤去F，此时物体B由于惯性会继续向前运动．

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