Question

【题目】小宇和同学们在“探究电流与电阻关系”的实验中，所用的器材有：三节新干电池，“5Ω、10Ω、15Ω、20Ω”的电阻各一个，滑动变阻器一个，电流表使用0∽0.6A的量程，电压表使用0∽3V的量程，开关和导线若干，请你和他一起完成下列实验：
（1）小宇连成如图甲所示的电路，同组的小红发现电路连接有一处错误，请在错误的导线上划“×”，并画出正确的连线．
（2）实验中，控制定值电阻两端的电压为2v不变，当小宇用20Ω的定值电阻替换了15Ω的定值电阻后，继续进行实验，无论怎样移动滑动变阻器的滑片，电压表的示数都无法降低到2v，原因是 ．
（3）小宇在实验时，用额定电压为“2.5V“的小灯泡L1替换定值电阻，想测量L1的额定功率，可电压表坏了，老师又给他提供了一个标有“2.5V 1.25W“的小灯泡L2和两个开关S1、S2 ， 他设计了如图乙所示的电路图，同样完成了实验，请你将下列实验过程补充完整：
①闭合开关S和S2、断开S1 ， 调节滑动变阻器的滑片，使电流表示数为A；
②（填“S1、S2、S3的通断情况）．保持滑动变阻器的滑片位置不变，记录电流表的示数为I；
③小灯泡L1额定功率的表达式P额= ．
（4）若只将小灯泡换成电磁铁，滑片向左移动时，电磁铁吸引大头针的数量将（选填“增多”、“减小”或“不变”）．

Answer 1

【答案】
（1）解：由图乙可知，电压表一端接在电阻的左接线柱，另一端接在了滑动变阻器的滑片上，所以电压表测量定值电阻和变阻器滑片以左电阻丝两端的总电压，因电压表内阻很大，无论怎样移动滑片，电流始终通过变阻器所有的电阻丝，滑片不起作用，滑动变阻器连接错误，应按一上一下的原则将变阻器连入电路中，应把电压表并联在定值电阻的两端，正确的连接如下图所示：

（2）滑动变阻器的最大阻值小于25Ω
（3）0.5；闭合开关S、S1、断开开关S2；2.5V×（I﹣0.5A）
（4）减小
【解析】解：（2）电压电压为4.5V，电压表示数为2V保持不变，所以变阻器应分去4.5V﹣2V=2.5V的电压，变阻器分得的电压是定值电阻电压的 ，根据分压原理，变阻器的电阻大小至少为 ×20Ω=25Ω，电压表的示数无法降低到2V的原因是滑动变阻器的最大阻值小于25Ω；（3）由电路图可知：①当开关S、S2闭合，断开S1时，调节滑动变阻器的滑片，使电流表示数I2= =0.5A，此时L2的电压为2.5V，根据并联电路电压的规律，灯L1也正常发光；②保持滑片的位置不变，闭合开关S、S1 ， 断开S2时，两灯泡仍并联，电流表测干路电流I；③因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，通过L1的电流I1=I﹣I2=I﹣0.5A，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，L1额定功率P额=UI1=2.5V×（I﹣0.5A）；（4）影响电磁铁磁性强弱的因素是线卷的匝数和电流大小，当滑片向左移动时，变阻器连入电路中电阻变大，电流变小，电磁铁磁性减弱，所以电磁铁吸引大头针的数量将减小．所以答案是：（1）如上图所示；（2）滑动变阻器的最大阻值小于25Ω；（3）①0.5；②闭合开关S、S1 ， 断开S2；③2.5V×（I﹣0.5A）；（4）减小．
【考点精析】关于本题考查的影响电磁铁磁性的因素和欧姆定律及其应用，需要了解电磁铁的特点：①磁性的有无可由电流的通断来控制；②磁性的强弱可由改变电流大小和线圈的匝数来调节；③磁极可由电流方向来改变；欧姆定律的应用： ① 同一个电阻，阻值不变，与电流和电压无关 但加在这个电阻两端的电压增大时，通过的电流也增大．（R=U/I） ② 当电压不变时，电阻越大，则通过的电流就越小．（I=U/R） ③ 当电流一定时，电阻越大，则电阻两端的电压就越大．（U=IR）才能得出正确答案．