Question

14．某小組的同學(xué)完成了下面的實(shí)驗(yàn)：

（1）如圖甲所示：
（a）在探究“電流與電壓關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，滑動(dòng)變阻器除保護(hù)電路外，還有改變定值電阻兩端電壓的作用．
（b）在探究“電流和電阻的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，定值電阻R₁由5Ω換成10Ω時(shí)，接下來滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)向左（選填“左”或“右”）調(diào)節(jié)；若電源電壓為6V，R₁的可選最大電阻為20Ω，為保證電阻R₁兩端的電壓為2V，那么滑動(dòng)變阻器R₂阻值應(yīng)不小于40Ω．
（2）他做完實(shí)驗(yàn)后，把定值電阻換成小燈泡，又完成了“測量額定電壓是2.5V小燈泡電功率”的實(shí)驗(yàn)，如圖乙所示，他要連接電路時(shí)，發(fā)現(xiàn)電流表的指針偏向左側(cè)無刻度處，原因可能是電流表指針沒有調(diào)零．解除故障后，正確連接電路，閉合開關(guān)，他發(fā)現(xiàn)小燈泡過亮，為了完成實(shí)驗(yàn)，接下來他的操作是，立即斷開開關(guān)，把滑動(dòng)變阻器的阻值調(diào)至最大值；再閉合開關(guān)，改變滑動(dòng)變阻器的阻值，記下各組對應(yīng)的電壓表和電流表的示數(shù)，并繪制了如圖丙所示圖象，根據(jù)圖象可知小燈泡的額定電流是0.25A；額定功率是0.625W．

Answer 1

分析 （1）（a）要探究電流與電壓的關(guān)系，應(yīng)保持電阻不變，改變電壓的大小，據(jù)此回答變阻器的作用；
（b）在探究電流和電阻的關(guān)系時(shí)，要保持電壓不變，根據(jù)分壓原理和串聯(lián)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律確定滑片移動(dòng)的方向；
根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律求出變阻器分得的電壓，根據(jù)分壓原理求出當(dāng)定值電阻取最大值時(shí)，變阻器連入電路中的電阻大小，從而確定滑動(dòng)變阻器R₂阻值應(yīng)不小于多少；
（2）電流表使用前需要調(diào)零；
為保護(hù)電路，閉合開關(guān)前滑片要處于電阻最大處；
燈在額定電壓下的功率為額定功率，根據(jù)圖丙找出燈泡的額定電壓下的額定電流，根據(jù)P=UI計(jì)算額定功率．

解答 解：（1）（a）探究電流與電壓的關(guān)系時(shí)，應(yīng)保持電阻不變，改變電壓的大小，記下對應(yīng)的電流大小，為得到普遍性的結(jié)論，要測量多組數(shù)據(jù)；所以滑動(dòng)變阻器的作用除了保護(hù)電路外，主要是改變定值電阻的電壓；
（b）在探究電流和電阻的關(guān)系時(shí)，要保持電壓不變，當(dāng)定值電阻R₁由5Ω變?yōu)?0Ω時(shí)，如果滑片不動(dòng)，根據(jù)分壓原理，則定值電阻兩端的電壓變大，電壓表示數(shù)變大，實(shí)驗(yàn)中要保持電壓表示數(shù)不變，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，應(yīng)增大變阻器的電壓，根據(jù)分壓原理，就要增大變阻器連入電路中的電阻大小，則滑動(dòng)變阻器滑片應(yīng)該向左移動(dòng)；
若電源電壓為6V，為保證電阻R₁兩端的電壓為2V，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，
滑動(dòng)變阻器兩端電壓為U₂=6V-2V=4V，即變阻器的電壓為定值電阻電壓的$\frac{4V}{2V}$=2倍，
根據(jù)分壓原理，變阻器的連入電路中的電阻為R₁的2倍，
當(dāng)R₁的可選最大電阻為20Ω，那么滑動(dòng)變阻器連入電路中電阻為R₂阻值為40Ω，即滑動(dòng)變阻器R₂阻值應(yīng)不小于40Ω；
（2）他要連接電路時(shí)，還沒有閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電流表指針偏向零刻度線的左邊，造成原因是電流表指針沒有調(diào)零；
正確連接電路，閉合開關(guān)，他發(fā)現(xiàn)小燈泡過亮，說明電路中電流過大，根據(jù)歐姆定律，是滑動(dòng)變阻器阻值太小造成的，接下來應(yīng)該斷開開關(guān)，把滑動(dòng)變阻器的阻值調(diào)至最大值；
根據(jù)圖象丙可知，當(dāng)燈的電壓為額定電壓U=2.5V時(shí)，通過的電流I=0.25A，
則燈的額定功率P=UI=2.5V×0.25A=0.625W．
故答案為：（1）（a）改變定值電阻兩端的電壓；（b）左；40；
（2）電流表指針沒有調(diào)零；滑動(dòng)變阻器的阻值調(diào)至最大值；0.25A；0.625．

點(diǎn)評 該題涉及探究電流與電壓、電阻的關(guān)系與測量電功率兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，考查滑動(dòng)變阻器在實(shí)驗(yàn)中的作用、操作過程、器材的選擇、控制變量法的運(yùn)用、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、額定功率的計(jì)算等知識，綜合性強(qiáng)，有一定難度．