Question

【題目】某小組同學在探究電流與電阻的關系時，選用如下器材：電源，0～50Ω的滑動變阻器，電流表，電壓表，開關，5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的定值電阻各一個，導線若干，實驗過程中控制定值電阻兩端電壓為2V不變．

（1）圖甲是連接的部分實驗電路，請將電路補充完整．

（2）開關閉合前需要將滑動變阻器的滑片調至 （填“A”或“B”）端；若閉合開關后，發(fā)現(xiàn)電流表有示數，電壓表示數為零，則電路存在的故障可能是定值電阻 （填“短路”或“斷路”）．

（3）某次實驗時，電流表的示數如圖乙所示為 A，此時連入電路的定值電阻的阻值是 Ω．

（4）若將10Ω換成15Ω電阻時，需要將滑動變阻器滑片向 （填“A”或“B”）端調整，使電壓表的示數為 V．

（5）完成上面實驗后，小組同學又想測量額定電壓為U額的小燈泡的額定功率，但發(fā)現(xiàn)電流表已經損壞，于是他們又找來了兩個開關，設計了如圖丙所示的電路，已知電源電壓為U，定值電阻的阻值為R0，請你完成下面實驗步驟．

① （填寫S、S1、S2的通斷情況），調節(jié)滑動變阻器的滑片使電壓表示數為 ；

② （填寫S、S1、S2的通斷情況），保持滑動變阻器的滑片不動，讀出電出壓表示數為U1；

③燈泡的額定功率的表達式為P額= ．

Answer 1

【答案】（2）B；短路；（3）0.2；10；（4）B；2；

（5）①閉合S、S1，斷開S2；②閉合S、S2，斷開S1；③U額

【解析】試題分析：（1）探究電流與電阻關系時，需控制電壓不變，根據定值電阻兩端電壓和最小定值電阻確定電路中的最大電流，從而確定電流表的量程，并將電流表串聯(lián)在電路中；

（2）為了安全起見，閉合開關前，需將滑片移到阻值最大處；

閉合開關后，電流表有示數，說明電路為通路；電壓表示數為零，電壓表可能被短路，根據電壓表測量的元件確定電路短路的具體位置；

（3）根據電流表的量程、分度值以及指針的位置讀出電流表的示數，根據歐姆定律的應用求出定值電阻的阻值；

（4）將10Ω的電阻換成了15Ω的電阻時，電路中的總電阻變大，它兩端的電壓也隨之變化，為保證結論的準確性，要通過調節(jié)滑片，使滑動變阻器兩端的電壓增大，從而使電阻兩端的電壓變?yōu)樵瓉淼闹担�根據串�?lián)電路的分壓關系去調節(jié)即可；

（5）由丙圖可知：沒有電流表的情況下，利用定值電阻和電壓表代替電流表與燈泡串聯(lián)，首先使燈泡兩端的電壓為U額，然后測出此時定值電阻兩端的電壓，便可求出電路中的電流，根據P=UI計算出燈泡的額定電功率．

解：（1）電路中的最大電流：I最大===0.4A，因此電流表選擇0～0.6A量程；

將電流表0.6A接線柱與電源正極相連，如下圖所示：

（2）為了安全起見，閉合開關前，需將滑片移到阻值最大處，即將滑片移到B端；

閉合開關后，電流表有示數，說明電路為通路；電壓表示數為零，電壓表可能被短路，而電壓表測量定值電阻兩端電壓，因此可能為定值電阻短路；

（3）已知電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數為0.2A；

由I=可知，定值電阻的阻值：R===10Ω；

（4）將10Ω的電阻換成了15Ω的電阻時，串聯(lián)電路的總電阻變大，根據歐姆定律可知電路中電流變小，滑動變阻器分得的電壓變小，電阻分得的電壓增大，所以應調節(jié)滑片向B端移動，增大滑動變阻器接入電路的電阻，使電壓表的示數為2V；

（5）①閉合S、S1，斷開S2，調節(jié)滑動變阻器的滑片使電壓表示數為U﹣U額；

②閉合S、S2，斷開S1，保持滑動變阻器的滑片不動，讀出電出壓表示數為U1；

③通過燈泡的電流：I=IR0=，

燈泡額定功率：P=U額I=U額×=U額．

故答案為：（2）B；短路；（3）0.2；10；（4）B；2；

（5）①閉合S、S1，斷開S2；②閉合S、S2，斷開S1；③U額．