Question

7．小明同學(xué)利用下面的電路圖來(lái)研究影響電流大小的因素，其中電源電壓為6伏．
（1）電路連接好后，如圖a，閉合開(kāi)關(guān)K，發(fā)現(xiàn)電壓表有示數(shù)，電流表無(wú)示數(shù)，請(qǐng)分析可能的原因是C
A．滑動(dòng)變阻器斷路 B．滑動(dòng)變阻器短路 C．燈泡斷路 D．電壓表斷路

（2）小明同學(xué)對(duì)電路連接情況進(jìn)行檢查并排除故障后，移動(dòng)滑片，測(cè)得一些電流與電壓的值并繪成圖象如圖b所示，請(qǐng)分析電流與電壓不成正比的原因燈絲電阻隨溫度的升高而變大．
經(jīng)查閱資料，電流過(guò)大時(shí)，燈絲容易熔斷．根據(jù)以上分析，在使用白熾燈時(shí)，燈泡的燈絲在剛開(kāi)燈時(shí)（填“剛開(kāi)燈時(shí)”或“開(kāi)燈一段時(shí)間后”）容易燒斷．
（3）小明同學(xué)對(duì)探究意猶未盡，他決定把小燈泡換成由鎳鉻合金絲繞成的定值電阻來(lái)探究電流與電阻的關(guān)系，如圖甲所示，已知電源電壓為6V且保持不變，實(shí)驗(yàn)用到的電阻阻值為5歐、10歐、20歐．換用不同阻值的電阻時(shí)得到如圖乙所示的電流I隨電阻R變化的圖象，小明用5Ω的電阻做完實(shí)驗(yàn)后，然后將10Ω的電阻接入電路，閉合開(kāi)關(guān)，電壓表的示數(shù)將會(huì)變大（選填“變大”、“變小”或“不變”），此時(shí)應(yīng)該向左（選填“左”或“右”）移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，使電壓表示數(shù)為2.0V，然后讀出電流表的示數(shù)．

（4）實(shí)驗(yàn)室提供了三個(gè)不同規(guī)格的滑動(dòng)變阻器A“100Ω0.1A”、B“30Ω2A”、C“50Ω1A”要完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)，應(yīng)該選取滑動(dòng)變阻器C（填序號(hào)），不選另外兩個(gè)滑動(dòng)變阻器的原因分別是：
①最大阻值小于40Ω
②變阻器允許通過(guò)的最大電流小于0.4A．

Answer 1

分析 （1）逐一分析每個(gè)選項(xiàng)，找出符合題意的答案；
（2）燈絲電阻隨溫度的升高而變大；溫度越低燈絲的電阻越��；
（3）根據(jù)控制變量法，研究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，需控制定值電阻的電壓相同，當(dāng)換上大電阻時(shí)，根據(jù)分壓原理確定電壓表示數(shù)的變化，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律結(jié)合分壓原理確定滑片移動(dòng)的方向；
（4）研究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，要保持電壓不變，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律求出求出變阻器分得的電壓，根據(jù)分壓原理求出變阻器連入電路中的電阻，結(jié)合允許通過(guò)的最大電流因素，從而確定選用的滑動(dòng)變阻器的規(guī)格．

解答 解：（1）A．若滑動(dòng)變阻器斷路，電路為斷路，兩表均無(wú)示數(shù)，不符合題意；
B．若滑動(dòng)變阻器短路，電壓表測(cè)電源電壓，示數(shù)為6V，電流表示數(shù)較大，不符合題意；
C．若燈泡斷路，電壓表串聯(lián)在電路中，因電壓表內(nèi)阻很大，電流表示數(shù)幾乎為0，電壓表與電源連通，電壓表示數(shù)接近電源電壓；符合題意；
D．若電壓表斷路，則電壓表無(wú)示數(shù)，電流表有示數(shù)，不符合題意；
故選C；
（2）因燈絲的電阻隨溫度的升高而變大不是一個(gè)定值，根據(jù)U=IR，電流與電壓不成正比；
剛開(kāi)燈時(shí)，燈絲的溫度低，電阻小，由歐姆定律，通過(guò)的電流較大，易不符合題意；
（3）由如圖乙所示的電流I隨電阻R變化的圖象，根據(jù)歐姆定律，電壓表示數(shù)：
U=IR=0.4A×5Ω=2.0V保持不變，
根據(jù)串聯(lián)分壓原理可知，將定值電阻由5Ω改接成10Ω的電阻，電阻增大，其分得的電壓增大；
探究電流與電阻的實(shí)驗(yàn)中應(yīng)控制電壓不變，應(yīng)保持電阻兩端的電壓不變，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律可知應(yīng)增大滑動(dòng)變阻器分得的電壓，由分壓原理，應(yīng)增大滑動(dòng)變阻器連入電路中的電阻，所以滑片應(yīng)向左端移動(dòng)，使電壓表的示數(shù)為2V；
電源電壓為6V保持不變，定制電阻兩端的控制電壓恒為2.0V，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，變阻器分得的電壓：
U_滑=U-U_表=6V-2V=4V，即變阻器分得的電壓為定值電阻電壓的$\frac{4V}{2V}$=2倍，當(dāng)20Ω的定值電阻接入電路時(shí)，變阻器連入電路中的電阻為：
R_滑=2×20Ω=40Ω，即變阻器的最大電阻至少為40Ω，只有A、C可選用，
但A變阻器允許通過(guò)的最大電流小于圖乙中的電流0.4A，故只能選用“50Ω1A”的滑動(dòng)變阻器，即選用C．
故答案為：（1）C；（2）燈絲電阻隨溫度的升高而變大；（3）變大；左；2.0；（4）①最大阻值小于40Ω；②變阻器允許通過(guò)的最大電流小于0.4A．

點(diǎn)評(píng) 本題探究電流與電阻的關(guān)系，考查故障分析、影響電阻大小的因素和應(yīng)用、操作過(guò)程及對(duì)器材的要求．