题目内容

7．探究通过导体的电流与电压、电阻的关系实验．

（1）如图甲所示，用笔画线代替导线，将实验电路连接完整，使滑动变阻器接入电路的阻值最大；
（2）小明正确、规范完成连接后，闭合开关，将滑动变阻器滑片从一端调节到另一端，并得到多组电流、电压值（如表格），当电流表示数为0.5A时电压表示数如图乙所示，其值为2.5V．根据表格数据分析可得出结论：在电阻一定时，导体中的电流与导体两端的电压成正比；
实验次数12345
电压U/V1.01.52.03.0
电流I/A0.20.30.40.50.6
（3）小明进一步分析表格中数据很快求出了电源电压为3V，滑动变阻器最大阻值为10Ω；
（4）小明将原电路中滑动变阻器换成标有“20Ω 2A”另一滑动变阻器，继续探究电流与电阻关系，实验中始终保持电压表示数为2V，则所选用的定值电阻阻值不能超过40Ω；
（5）将图甲电路中定值电阻换成额定电压为2.5V的小灯泡，进行多次实验后画出了灯泡的U-I图象如图丙所示，则该灯泡的额定功率为0.625W；若把这样的两只相同的灯泡串联起来接到电压为3V的电源两端，则两灯消耗的总功率为0.6W．

分析 （1）根据题目要求，将滑动变阻器连入电路中；
（2）由图示电压表确定电压表量程与分度值，读出电压表示数．横向比较表中数据，得出电流与电压的关系；
（3）根据题目条件，闭合开关前，变阻器连入电路中的电阻最大，滑片从阻值最大处移动到最左端，变阻器连入电路中的阻值减小为0，结合表中数据，可得出电源电压的大小，根据串联电路的特点和欧姆定律求出变阻器的最大阻值；
（4）根据串联电路电压的特点和分压原理计算出最大电阻值．
（5）由图丙找出额定电压下的电流大小，根据P额=U额I额求灯的额定功率；根据分压原理，求出每个灯的实际电压，由图象读出实际电压下的电流值，利用P实=2U实I实即可求两灯消耗的总功率．

解答 解：（1）由图甲所示电路图可知，滑动变阻器接左下接线柱时，滑动变阻器接入电路的阻值最大，电路图如下图所示．

（2）由图乙所示电压表可知，电压表量程是0～3V，分度值是0.1V，电压表示数是2.5V．
由表格数据可知：电压增大为原来的几倍，则电流液随之增大为原来的几倍，所以可以得出的结论是：在电阻一定时，导体中的电流与导体两端的电压成正比；
（3）由上面的分析结合表中数据，变阻器全部电阻连入电路中时，U1=1.0V，I1=0.2A；当变阻器连入电路中的电阻为0时，电压表示数为3V，即为电源电压U；
在第1次实验中，根据串联电路电压的特点，变阻器的电压U滑=3V-1V=2V，通过其的电流大小即电流表的示数
I1=0.2A，所以，变阻器的最大阻值R滑=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{1}}=\frac{2V}{0.2A}$=10Ω；
（4）探究电流与电阻关系，实验中始终保持电压表示数为2V，变阻器分得的电压为3V-1V=1V，定值电阻电压为变阻器电压的2倍，根据分压原理，定值电阻为变阻器电阻的2倍，因变阻器的大阻值为20Ω，所以定值电阻的最大阻值R定=2×20Ω=40Ω，即定值电阻的最大值不能大于40Ω；
（5）由图象可知电压为2.5V时，通过灯泡的电流为0.25A，额定功率P额=U额I额=2.5V×0.25A=0.625W；
当两个同样灯泡串联时接到电压为3V的电源两端，根据分压原理，每个灯泡电压为U实=1.5V，由图象可知电压为1.5V时，通过灯泡的电流为I实=0.2A，两灯消耗的总功率P实=2U实I实=2×1.5V×0.2A=0.6W；
故答案为：（1）如上图所示；
（2）2.5；在电阻一定时，导体中的电流与导体两端的电压成正比；
（3）3；10；
（4）40；
（5）0.625；0.6．

点评 本题探究通过导体的电流与电压、电阻的关系，考查电路的连接、对器材的要求、控制变量法、串联电路特点和欧姆定律的运用及根据数据归纳总结结论的能力，并涉及额定电功率和实际功率的计算，综合性较强，有一定难度．

练习册系列答案
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