Question

20．某小组同学用图甲的电路图探究欧姆定律，实验中他们所用的定值电阻分别是5Ω、10Ω、20Ω，电源电压为3V不变．

（1）如图甲所示，是小华所连接的不完整实验电路，请你用笔画线代替导线，将缺少的导线连接好成完整电路．
（2）小华将电路接好后，闭合开关，发现电压表与电流表的示数太大．接下来应进行的操作是C（填写字母代号）．
A．更换电池或电阻     B．检查电路是否短路
C．断开开关，移动滑动变阻器滑片至最大值位置
（3）在探究“导体中的电流跟电阻的关系”时，小华将5Ω的电阻接入电路，电压表如图乙所示．后把定值电阻由5Ω换成10Ω，闭合开关后，下一步的操作是：将变阻器的滑片P向右（填“左”或“右”）移动直至电压表示数为2V． 若要完成整个实验，选择的滑动变阻器的最大阻值至少为10Ω．
（4）上述探究结束后，该组同学选择原来的电源和两只灯泡L₁“2.5V 0.3A”和L₂“3.8V 0.3A”，设计的电路如图丙所示，探究“电功率跟电流、电压的关系”．
①此实验设计是为了探究电功率与电压的关系，通过灯的亮暗判断来电功率的大小．
②为了探究电功率与电流的关系，小明认为，利用图丙电路只要通过移动滑动变阻器，改变电流观察灯L₁或L₂亮度的变化，即可得出结论．则小明同学的方案不合理（选填“合理”或“不合理”），理由：电压与电流同时在改变，未控制电压一定．
（5）小红在测定“小灯泡电功率”的实验中，电源电压为4.5V，小灯泡额定电压为2.5V，电阻约为10Ω．
①请你用笔画线代替导线，将图丁中的实物电路连接完整．

U/V	2	2.5	3
I/A	0.22	0.26	0.30

②小红按电路图连接电路，进行实验，测得数据如表所示．断开开关时，发现电表如图戊所示，其中电流表出现这种现象的原因是使用前没有调零．
③假如不再重新实验，请你利用小红已获取的信息，计算出该小灯泡的额定功率是0.75W．

Answer 1

分析 （1）把电流表、电阻串联接入电路，完成电路连接．
（2）如果电路总电阻太小，则电路电流将会较大，电表示数较大，应增大滑动变阻器接入电路的阻值，然后分析答题．
（3）探究电流与电阻的关系应控制电阻两端电压不变，应用串联电路特点与欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的最大阻值，然后选择滑动变阻器．
（4）灯泡亮度由灯泡实际功率决定，灯泡实际功率越大，灯泡越亮；探究功率与电流的关系，应控制电压相等而电流不同．
（5）①根据灯泡正常发光时的电流，确定电流表量程，然后把电流表与灯泡串联接入电路．；
②由图2知，断开开关后，电流表指针没有指在零刻度线上，这是在使用前，没有对电流表进行调零造成的．；
③由图2可知，电流表的实际零刻度线在0刻度线左边第2条刻度线处，根据电流表的量程与最小分度值，读出电流表的正确读数，然后由电功率公式P=UI求出灯泡的额定功率．

解答 解：（1）把电流表与电阻串联接入电路，实物电路图如图所示：

（2）闭合开关，发现电压表与电流表的示数太大，说明电路电阻太小，可能是滑动变阻器接入电路的阻值太小造成的，应断开开关，移动滑动变阻器滑片至最大值位置，故选C；
（3）电压表量程为0～3V，由图示电压表可知，其分度值为0.1V，示数为2V；
在探究“导体中的电流跟电阻的关系”时，应控制电阻两端电压不变，把定值电阻由5Ω换成10Ω，闭合开关后，定值电阻两端电压变大，为保持电阻两端电压不变，应增大滑动变阻器分压应将变阻器的滑片P向右移动直至电压表示数为2V为止． 电源电压为3V，定值电阻两端电压为2V，则滑动变阻器两端电压为3V-2V=1V，串联电路电流相等，电阻两端电压与电阻阻值成正比，电阻两端电压是滑动变阻器两端电压的2倍，电阻阻值是滑动变阻器接入电路阻值的2倍，电阻最大阻值为20Ω，要完成整个实验，滑动变阻器接入电路的最大阻值为10Ω，要完成实验，选择的滑动变阻器的最大阻值至少为10Ω．
（4）上述探究结束后，该组同学选择原来的电源和两只灯泡L₁“2.5V 0.3A”和L₂“3.8V 0.3A”，设计的电路如图丙所示，探究“电功率跟电流、电压的关系”．
①灯泡亮度由灯泡实际功率决定，灯泡实际功率越大，灯泡越亮，可以根据灯泡的亮暗比较灯泡电功率的大小．
②探究电功率与电流的关系，应控制灯泡两端电压相等而电流不同，利用图丙电路只要通过移动滑动变阻器，改变电流观察灯L₁或L₂亮度的变化时，电压与电流同时在改变，未控制电压一定，小明的方案不合理．
（5）①灯泡正常发光时电流约为I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，电流表选0～0.6A量程；把电流表串联接入电路，电路图如图所示．

②由图可以看出，断开开关后，电流表指针没有指在零刻度线上，这是在使用前，没有对电流表进行调零造成的．
③由图2知，电流表最小分度值是0.02A，电流表的真实读数是I=0.26A+0.02A×2=0.30A，
灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.30A=0.75W．
故答案为：（1）电路图如图所示；（2）C；（3）右；2；10；（4）①灯的亮暗；②不合理；电压与电流同时在改变，未控制电压一定．（5）①见上图；②使用前没有调零；③0.75．

点评 本题考查了连接实物电路图、电路现象分析、滑动变阻器的调节、电表读数、实验评价等问题，探究电流与电阻关系实验要应用控制变量法，应用控制变量法是正确解题的关键．