Question

10．小明用图甲所示的电路探究“电阻中的电流跟两端电压的关系”，图乙是小明未完成连接的实验电路，用两节干电池作电源．

（1）若要求滑动变阻器滑片向左移动时，电流表示数增大．请用笔画线代替导线，完成图乙中实验电路的连接．
（2）小明按要求正确连接电路后，闭合开关，发现电压表指针偏转到满刻度的位置．其原因可能是
电阻R处断路（或滑动变阻器接入电路的阻值为零）．（写出一个）
（3）小明在实验中通过调节滑动变阻器滑片，测出通过电阻R的不同电流和对应的电压值，如表所示．

序号	1	2	3	4	5
U/V	0.5	1.0	1.6	1.9	2.5
I/A	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5

①请根据表中数据在图丙中画出电阻R的U-I关系图象．
②小明在实验中所用电阻R的阻值为5Ω；当通过的电流为0.5A时，电阻R消耗的电功率为1.25W．
（4）小明在测得第5组数据后，未做其他操作就直接将电阻R换成10Ω的定值电阻，准备探究“电路中电流与电阻的关系”，接通电路后电流表的示数可能是C
A．0.5A      B．0.25A      C．0.28A        D．0.15A
（5）如果将实验电路中的电阻R更换成一个额定电压为3.8V、阻值约为10Ω的小灯泡后，要进行“测量小灯泡的额定电功率”的实验，则对实验电路还必须进行怎样的改动：增加一节干电池（换一个电压高于3.8V的学生电源）、电压表换接0～15V的量程．

Answer 1

分析 （1）根据电源的电压确定电压表的量程且与电阻并联，滑动变阻器按一上一下的原则串联在电路中，滑片向左移动时，电流表示数增大，说明接入电路中的电阻变小，即左下方接线柱必须接入电路中；
（2）电压表指针偏转到满刻度的位置说明电压表并联在电源的两端测电源的电压，据此分析可能的原因；
（3）①由描点法可得出U-I图象，即在坐标上找到每组电流、电阻值对应的点，然后用线连点即可；
②由图象可知，电压与电流成正比，由表中数据找出电压与对应的电流，由欧姆定律可求出导体电阻；根据P=UI求出当通过的电流为0.5A时电阻R消耗的电功率．
（4）将电阻R=5Ω换成10Ω的定值电阻时，电路中的总电阻变大，电路中的电流应小于0.5A，定值电阻两端的电压应大于2.5V，根据欧姆定律求出此时电路中的电流，即可找出正确答案；
（5）额定电功率是小灯泡在额定电压下的实际功率，所以小灯泡两端的电压必须达到它的额定电压．

解答 解：（1）一节干电池的电压为1.5V，则由两节干电池串联组成的电源电压U=2×1.5V=3V，则电压表的量程为0～3V，且电压表与R并联；
滑动变阻器要按“一上一下”的方式串联接入电路，滑动变阻器滑片向左移动时，电流表示数增大，说明滑动变阻器接入电路的阻值减小，故应将滑动变阻器的左下方接线柱与电阻R的右接线柱连接，如下图所示：

（2）电压表指针偏转到满刻度的位置，说明电压表并联在电源的两端测电源的电压，可能是电压表并联的部分断路即电阻R断路，也可能是此时滑动变阻器接入电路的电阻为0；
（3）①找出每组数据对应的点，然后用平滑的线把点连起来，如图所示；

②由图知，当U=0.5V时，I=0.1A，
由欧姆定律得，定值电阻的阻值：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{0.5V}{0.1A}$=5Ω；
当通过的电流I′=0.5A时，电阻R两端的电压U′=2.5V，
则电阻R消耗的电功率：P=U′I′=2.5V×0.5A=1.25W；
（4）将电阻R=5Ω换成10Ω的定值电阻时，电路中的总电阻变大，
根据I=$\frac{U}{R}$可知，电路中的电流应小于0.5A；
因串联电路中电阻越大分得的电压越大，即定值电阻两端的电压应大于2.5V，
此时电路中的电流应大于I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，
所以，0.25A＜I＜0.5A，由选项可知，C符合题意．
（5）测一个额定电压为3.8V、阻值约为10Ω的小灯泡的额定功率，小灯泡两端的电压必须能达到3.8V，
因此电源必须增加一节干电池，此时电源电压为1.5V×3=4.5V，电压表的量程也应选择0～15V．
故答案为：（1）见上图；
（2）电阻R处断路（或滑动变阻器接入电路的阻值为零）；
（3）①见上图；②5；1.25；
（4）C；
（5）增加一节干电池（换一个电压高于3.8V的学生电源）；电压表换接0～15V的量程．

点评 本题考查了实物电路的连接、电路故障分析、电阻和电功率的计算、实验设计等知识点，考查的较为全面，属于电学实验的常考内容，一定要牢固掌握．