Question

6．小明同學完成了下面的實驗：

（1）小明根據(jù)電路圖甲連接的實物圖乙．閉合開關(guān)后，移動滑動變阻器的滑片，發(fā)現(xiàn)電流表無示數(shù)；經(jīng)檢查，是由于一根導線連接錯誤．請你在實物圖中連接錯誤的導線上打“×”并補畫出正確的連線．
（a）在探究“電流與電壓關(guān)系”的實驗滑動變阻器除保護電路外，還有的改變電阻的電壓，多次測量，得出具有普遍性的結(jié)論作用．
（b）在探究“電流和電阻的關(guān)系”的實驗中，定值電阻R₁由10Ω換成5Ω時，接下來滑動變阻器的滑片應向左（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，那么滑動變阻器R₂阻值應不小于40Ω．
（2）他做完實驗后，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”的實驗，正確連接電路，閉合開關(guān)，他發(fā)現(xiàn)小燈泡過亮，為了完成實驗，接下來他的操作是，立即斷開開關(guān)，把滑動變阻器的阻值調(diào)至最大值；再閉合開關(guān)，改變滑動變阻器的阻值，記下各組對應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．燈絲的電阻是變化（填“變化”或“不變”）你認為造成結(jié)果的原因是燈絲的電阻隨溫度的變化（升高）而變化（增大）．

Answer 1

分析 （1）電壓表應并聯(lián)在定值電阻的兩端；
（a）電流與電壓和電阻有關(guān)，要探究電流與電壓的關(guān)系，應保持電阻不變，改變電壓的大小，根據(jù)實驗的目的判斷滑動變阻器的作用；
（b）在探究“電流與電阻的關(guān)系”的實驗中，要保持電阻兩端的電壓不變，
定值電阻R₁由10Ω換成5Ω時，根據(jù)分壓原理確定值電阻電壓的變化，再由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律結(jié)合分壓原理確定變阻器滑片移動的方向；
根據(jù)串聯(lián)電路的電壓規(guī)律，求出變阻器分得的電壓，結(jié)合歐姆定律求出滑動變阻器R₂阻值的最小值；
（2）為保護電路，閉合開關(guān)前滑片要處于電阻最大處；
電流表讀數(shù)：確定使用的量程，確定每一個大格和每一個小格各代表多少．
知道燈泡的額定電壓和額定電流，根據(jù)P=UI計算額定功率．
根據(jù)圖中，電流隨電壓的變化，再利用P=UI判斷電功率的變化根據(jù)燈絲的電阻隨溫度的升高而增大分析小燈泡的電阻變化．

解答 解：
（1）原電路中，電壓表串聯(lián)在電路中了，是錯誤的，將電壓表并聯(lián)在定值電阻的兩端，如下圖所示：

（a）探究電流與電壓的關(guān)系時，應保持電阻不變，滑動變阻器除保護電路外，還有改變電阻的電壓，多次測量，得出具有普遍性的結(jié)論的作用；
（b）在探究電流與電阻的關(guān)系時，要保持電阻兩端的電壓不變，
實驗過程中，定值電阻R₁由10Ω變?yōu)?Ω時，如果滑片不動，根據(jù)分壓原理，則定值電阻兩端的電壓變小，電壓表示數(shù)變小，實驗中要保持電壓表示數(shù)不變，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，應減小變阻器分得的電壓，根據(jù)分壓原理，變阻器連入電路中的電阻應減小，則滑動變阻器滑片應該向左移動；
由于U₁=2V，R₁=20Ω，則電路中的電流為I=I₁=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{1}}=\frac{2V}{20Ω}$=0.1A，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，
滑動變阻器兩端電壓為U₂=U-U₁=6V-2V=4V，變阻器連入電路中的電阻R₂=$\frac{{U}_{2}}{I}$=$\frac{4V}{0.1A}$=40Ω，即滑動變阻器阻值不小于40Ω；
（2）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，是滑動變阻器連入電路中阻值太小的原因，接下來應該斷開開關(guān)，把滑動變阻器的阻值調(diào)至最大值；
根據(jù)圖象可知額定電壓U=2.5V時，對應的電流I=0.25A，則燈的額定功率P=UI=2.5V×0.25A=0.625W；
圖中從原點到M點再到N點的曲線；可以看出小燈泡兩端電壓增大，電流也隨著增大，根據(jù)P=UI燈的功率也增大，燈絲的溫度升高，燈絲的電阻增大；
故答案為：（1）如上圖所示：
（a）改變電阻的電壓，多次測量，得出具有普遍性的結(jié)論；（b）左；40；
（2）滑動變阻器的阻值調(diào)至最大值；0.25A；0.625；變化；燈絲的電阻隨溫度的變化（升高）而變化（增大）．

點評 該題考查學生對于滑動變阻器在實驗中的作用、調(diào)節(jié)以及接入阻值的運算的掌握程度及控制變量法及影響電阻大小的因素．本題還考查了電流表的使用、電流表讀數(shù)、功率計算、故障分析等問題，綜合性較強．