题目内容
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小宇和同学们在“探究电流与电阻关系”的实验中，所用的器材有：三节新干电池，“5Ω、10Ω、15Ω、20Ω”的电阻各一个，滑动变阻器一个，电流表使用0∽0.6A的量程，电压表使用0∽3V的量程，开关和导线若干，请你和他一起完成下列实验：（1）小宇连成如图甲所示的电路，同组的小红发现电路连接有一处错误，请在错误的导线上划“×”，并画出正确的连线．
（2）实验中，控制定值电阻两端的电压为2v不变，当小宇用20Ω的定值电阻替换了15Ω的定值电阻后，继续进行实验，无论怎样移动滑动变阻器的滑片，电压表的示数都无法降低到2v，原因是滑动变阻器的最大阻值小于25Ω．
（3）小宇在实验时，用额定电压为“2.5V“的小灯泡L1替换定值电阻，想测量L1的额定功率，可电压表坏了，老师又给他提供了一个标有“2.5V 1.25W“的小灯泡L2和两个开关S1、S2，他设计了如图乙所示的电路图，同样完成了实验，请你将下列实验过程补充完整：
①闭合开关S和S2、断开S1，调节滑动变阻器的滑片，使电流表示数为0.5A；
②闭合开关S、S1、断开开关S2（填“S1、S2、S3的通断情况）．保持滑动变阻器的滑片位置不变，记录电流表的示数为I；
③小灯泡L1额定功率的表达式P额=2.5V×（I-0.5A）．
（4）若只将小灯泡换成电磁铁，滑片向左移动时，电磁铁吸引大头针的数量将减小（选填“增多”、“减小”或“不变”）．
分析 （1）实验中，电压表应与电阻并联，滑动变阻器按一上一下的原则串联在电路中；
（2）根据串联电路电压的规律和分压原理确定变阻器的最大阻值至少为多少，据此作答；
（3）因两灯的额定电压相同，将两灯并联，移动滑片，移动滑片，当通过灯L2的电流为I2=$\frac{{P}_{2}}{{U}_{2}}=\frac{1.25W}{2.5V}$=0.5A时，L2正常发光，根据并联电路电压的规律，此时灯L1也正常发光；保持滑片的位置不动，通过开关的转换，使电流表测通过两灯的总电路I，因电路的连接关系没有改变，各用电器的电压不变，所以通过L2的电流不变，其仍正常发光，根据并联电路电流的规律可求出此时正常发光灯L1的电流，根据P=UI可求灯L1的额定功率；
（4）由改正后的电路分析，根据影响电磁铁磁性强弱的因素及滑片向左移动时电流的变化作答．
解答 解：（1）由图乙可知，电压表一端接在电阻的左接线柱，另一端接在了滑动变阻器的滑片上，所以电压表测量定值电阻和变阻器滑片以左电阻丝两端的总电压，因电压表内阻很大，无论怎样移动滑片，电流始终通过变阻器所有的电阻丝，滑片不起作用，滑动变阻器连接错误，应按一上一下的原则将变阻器连入电路中，应把电压表并联在定值电阻的两端，正确的连接如下图所示：
（2）电压电压为4.5V，电压表示数为2V保持不变，所以变阻器应分去4.5V-2V=2.5V的电压，变阻器分得的电压是定值电阻电压的$\frac{2.5V}{2V}=\frac{5}{4}$，根据分压原理，变阻器的电阻大小至少为$\frac{5}{4}$×20Ω=25Ω，电压表的示数无法降低到2V的原因是滑动变阻器的最大阻值小于25Ω；
（3）由电路图可知：
①当开关S、S2闭合，断开S1时，调节滑动变阻器的滑片，使电流表示数I2=$\frac{{P}_{2}}{{U}_{2}}=\frac{1.25W}{2.5V}$=0.5A，此时L2的电压为2.5V，根据并联电路电压的规律，灯L1也正常发光；
②保持滑片的位置不变，闭合开关S、S1，断开S2时，两灯泡仍并联，电流表测干路电流I；
③因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，通过L1的电流I1=I-I2=I-0.5A，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，L1额定功率P额=UI1=2.5V×（I-0.5A）；
（4）影响电磁铁磁性强弱的因素是线卷的匝数和电流大小，当滑片向左移动时，变阻器连入电路中电阻变大，电流变小，电磁铁磁性减弱，所以电磁铁吸引大头针的数量将减小．
故答案为：（1）如上图所示；
（2）滑动变阻器的最大阻值小于25Ω；
（3）①0.5；②闭合开关S、S1，断开S2；③2.5V×（I-0.5A）；
（4）减小．
点评 本题探究电流与电阻关系，考查电路的连接、对器材的要求、设计实验方案测电功率的能力、影响电磁铁磁性强弱的因素及控制变量法和转换法的运用，综合性强，有一定难度．
（1）小明研究“导体中的电流跟电阻的关系”，过程如下：保持电源电压不变，闭合开关，换用不同的电阻．调节滑动变阻器滑片位置，记录对应的电流表示数和电阻值，填表：
| 1 | 2 | 3 | |
| R/Ω | 5 | 10 | 15 |
| I/A | 0.3 | 0.2 | 0.1 |
①上述过程中的主要错误之处是未保证电阻两端电压一定．
②电路怎样改动会更好？请在图2方框中画出改好的电路图．
（2）在你的帮助下，小明改进了实验，得出欧姆定律．小明认为：“根据欧姆定律，可得R=$\frac{U}{I}$，这说明在电流相同的情况下，同一导体的电阻与该导体两端的电压成正比．”这种说法是错误的，因为导体的电阻是导体本身的一种性质，不随电压的变化而变化．
（3）电流表、电压表示数如图3所示，小明算出小灯泡的电阻为5Ω；若小明算出的电阻为1Ω，则小明可能读错了电流表的量程．
小灯泡L和电阻R上分别标有”6V 4.8W“和“0.6A“字样，它们的电流随电压变化规律如下图所示．现将小灯泡L和电阻R连入电路中，若能确保电路中的元件不损坏，则下列说法错误的是（ ）| A． | L和R并联时干路中的电流最大可达到1.4A | |
| B． | L和R并联时电路的总功率最大可达到8.4W | |
| C． | L和R串联时电源电压不超过9V | |
| D． | L和及R串联时小灯泡的功率最大可达到1.2W |
如图所示，当滑动变阻器滑片P在变阻器电阻线的正中央时，电流表读数为1安，电压表读数为25伏，当P在变阻器最左端时，电压表的读数30伏，求R2的电阻值．
| A． | ①和⑤两个过程不需要吸热 | B． | ②和③都是固态产物，形成过程相同 | ||
| C． | ②和④两种产物不可能同时产生 | D． | ②③④三种产物的形成都要放热 |
在研究声音的传播时，教师做了这样的实验：在广口瓶内用细线吊起一部放着音乐的手机，线的末端固定在瓶口的软木塞上，瓶内的空气可由瓶口的玻璃管抽出，如图所示．