题目内容

15．（1）为探究导体中的电流与电阻的关系，实验室提供 的器材有：电压为6V的电源、电流表、电压表、五个定值电阻（阻值分别为8Ω、12Ω、18Ω、24Ω、30Ω）、滑动变阻器（1A　30Ω）、开关、导线若干．
①小华选用8Ω的定值电阻，根据甲图连接实物，将滑动变阻器的滑片移至最左端，闭合开关发现，电压表的指针偏转超过其量程，电流表示数不为零，则以下操作中，最合理的操作是D．
A．立即将滑动变阻器的滑片移至最右端
B．断开开关，将电压表接入电路的量程改为15V
C．断开开关，检查定值电阻是否发生断路
D．断开开关，检查滑动变阻器是否发生短路
②排除故障后，小华调节滑动变阻器，使电压表的示数如图乙所示，其值为2.4V，记下此时对应的电流；将定值电阻阻值换为12Ω时，则应将滑动变阻器的滑片向左（“左”、“右”）移动，使电压表保持图乙的值不变，才能完成第二组数据的测量．
③测量第三组数据时，小华换用阻值为30Ω的定值电阻，无论怎样移动滑片，无法完成实验，因为电压表示数总比图乙的示数大（“大”、“小”）．通过分析计算，小华认为若用现有的方案和器材完成实验，接入的定值电阻阻值不得大于20Ω
（2）在“测量小灯泡电功率的实验”中，小灯泡的额定电压为3.8V，电阻大约为10Ω，电源电压为6V且保持不变，电流表一块（“0-3A”，“0-0.6A”），导线若干，实验中小东发现电压表的0-15V量程损坏，但0-3V的量程还可使用．
①在下方方框内画出所连实物的电路图．

②实验中有两个可供选择的滑动变阻器，分别为“5Ω　1A”和“10Ω　　1A”，为了能顺利完成实验，应选择10Ω　　1A合适．
③实验中小东测出了如下表的三组实验数据，请你帮助计算出小灯泡的额定电功率1.52W．并填入表格内．
实验次数电压表示数电流表示数灯泡亮度变化灯泡额定功率
13V0.30A↓逐渐变亮
22.2V0.40A
31.5V0.43A
从本次的实验数据及现象分析，还能得出的结论有：（写出一条）小灯泡的功率越大，小灯泡越亮 （或小灯泡电阻随温度升高而增大）．

分析 （1）①电流表示数不为零，说明电路中无断路现象，电压表的指针偏转超过其量程，说明电阻两端的电压太大，据此进行分析；
②定电压表的量程和分度值，读出电压表的示数，换用大电阻时，根据分压原理，判断出滑动变阻器滑片移动的方向；
③计算当电阻为30Ω时，电压表示数为2.4V，计算出滑动变阻器的最大阻值的最小值，便可得出结论；
根据分压原理求定值的最大值
（2）①根据变阻器分得的电压，确定电压表的连接方式，从而画出电路图；
②根据分压原理确定选用的变阻器规格；
③根据额定电压下的功率为额定功率，由P额=U额I计算；从电阻的大小或灯的亮度来回答．

解答 解：
（1）①将滑动变阻器的滑片移至最左端，此时滑动变阻器接入电路的阻值最大，闭合开关时发现电流表示数不为零，则电路中未发生断路，滑动变阻的最大阻值为30Ω，小华选用8Ω的定值电阻；
根据分压原理，正常情况下，电压表的示数为UR=$\frac{R}{R+{R}_{滑大}}•U$=$\frac{8}{8+30}$×6V=1.26V，而电压表示数超过3V，说明变阻器有可能短路，没有起到分压的作用．
A、立即将滑动变阻器的滑片移至最右端，电压表数示数为电源电压，A项错误；
B、断开开关，将电压表接入电路的量程改为15V，不能从根据本上解决问题，B项错误；
C、根据前面分析可知，电路中未发生断路，C项错误；
D、电压表示数超过3V，说明变阻器有可能短路，没有分压的作用，故D项正确；
②由图乙知，电压表的量程为0～3V，分度值为0.1V，示数为2.4V；当将8Ω的电阻换为12Ω时，根据分压原理可知，电阻变大，电阻两端的电压增大，为保持电压表的示数不变，变阻器应分去更多的电压，则应增大滑动变阻器的阻值，将滑片向左移动；
③由题意知，当换用30Ω的电阻时，要保持电阻两端的电压2.4V不变，滑动变阻器两端的电压应为U滑=6V-2.4V=3.6V，根据分压原理$\frac{{U}_{变}}{{U}_{R}}$=$\frac{{R}_{变小}}{R}$，变阻器的最小阻值R变小=$\frac{3.6V}{2.4V}$×30Ω=45Ω＞30Ω，所以，现在使用的变阻器即使全部电阻连入电路，也不能分去3.6V的电压，所以，电压表示数总比图乙的示数大；
当滑动变阻器的阻值最大为30Ω时，根据分压原理$\frac{{U}_{变}}{{U}_{R}}=\frac{{R}_{变}}{R}$可得，
定值电阻R的最大值：R=$\frac{{U}_{R}}{{U}_{变}}$×R变=$\frac{2.4}{3.6}$×30Ω=20Ω，即接入的定值电阻阻值不得大于20Ω；
（2）①因电源电压为6V，小灯泡的额定电压为3.8V，根据串联电路电压的特点，变阻器要分去的电压为6V-3.8V=2.2V＜3V，故可将电压表并联在变阻器的两端，当电压表示数为2.2V时，灯一定正常发光；如图所示；

②当灯正常发光时，变阻器应分去6V-3.8V=2.2V的电压，根据分压原理$\frac{{R}_{灯}}{{R′}_{变}}$=$\frac{{U}_{灯}}{{U′}_{变}}$，所以，变阻器的最小阻值R′变=$\frac{{U′}_{变}}{{U}_{灯}}$×R灯=$\frac{2.2}{3.8}$×10Ω=5.79Ω，为了能顺利完成实验，应选择“10Ω1A“的变阻器；
③当电压表示数为2.2V时，灯的电压为3.8V正常发光，对应的电流为I=0.40A，
灯的额定电功率P额=U额I=3.8V×0.40A=1.52W．
从本次的实验数据及现象分析，还能得出的结论有：小灯泡的功率越大，小灯泡越亮 （或小灯泡电阻随温度升高而增大）．
故答案为：（1）①D；   ②2.4；  左； ③大； 20；
（2）①如上图所示；②10Ω1A；③1.52；  小灯泡的功率越大，小灯泡越亮 （或小灯泡电阻随温度升高而增大）．

点评 本题 探究导体中的电流与电阻的关系、测量小灯泡电功率的实验，考查器材的选择、对异常现象的分析、实验操作的过程、设计实验方案的能力、根据数据归纳得出结论的能力，综合性较强．

练习册系列答案
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左盘放物体，右盘放砝码
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氧气中混有少量二氧化碳--通入石灰水
A．AB．BC．CD．D
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