Question

【题目】小东利用如图甲所示的实验装置来探究“导体中的电流与电阻的关系”
（1）图甲是小东连接的实物电路，图中有一根导线连接错误，请你在连接错误的导线上打“×”并补画出正确的连线．
（2）电路改正后，小东先将5Ω的电阻接入电路，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为U．小东将5Ω的电阻换成10Ω的电阻时，他应向（选填“左”或“右”）移动滑动变阻器的滑片，使电压表示数恢复到U，通过多次实验可以得出在电压一定时，通过导体的电流与电阻成比．
（3）若在如图甲所示的实验装置中，电流表的量程为0﹣0.6A固定不变．小东选择阻值分别为5Ω，10Ω，15Ω，20Ω的四个定值电阻，若RP最大阻值为30Ω，电源电压6V不变，为了保证实验成功，他需要控制电压表的示数在V到V之间．
（4）上述实验结束后，小东又设计了如图乙所示电路，只用电流表来测量额定电流为I额=0.2A小灯泡的额定功率，已知滑动变阻器的最大电阻为R0=50Ω，电源电压未知，其测量过程如下： ①闭合开关S2 ， 断开开关S1 ， 移动滑动变阻器的滑片使其连入阻值为最大，并记下电流表的示数为I1=0.12A，则电源电压为V；
② （填两开关闭合情况），移动滑动变阻器的滑片使电流表的示效为0.2A，灯泡正常发光；
③ （填两开关闭合情况），保持滑动变阻器的滑片位置，记下电流表的示效为I2=0.15A；
④则灯泡的额定功率为P额=W．

Answer 1

【答案】
（1）解：

（2）右；反
（3）2.4；3
（4）6；闭合S1 ， 断开S2；闭合S2 ， 断开S1；0.8
【解析】解：（1）原电路中，电压表测电源电压了，应测电阻的电压，如下所示： ；（2）研究电流与电阻的关系时，应控制电压表示数不变．小东将5Ω的电阻换成10Ω的电阻时，根据分压原理，电压表示数变大，根据串联电路电压的规律，要增大变阻器的电压，由分压原理，应增大变阻器连入电路中的电阻大小，即他应右移动滑动变阻器的滑片，使电压表示数恢复到U，通过多次实验可以得出在电压一定时，通过导体的电流与电阻成反比．（3）研究电流与电阻的关系时，应控制电压表示数不变，根据串联电路电压的规律，变阻器分得的电压U滑=U﹣U表根据分压原理有： ，即 ， …①因实验中，电压表示数U表不变，由①式可知，变阻器连入电路中的电阻随定值电阻的增大而增大，减小而减小，当定值电阻最大为20Ω时，变阻器连入电路的电阻最大为30Ω，代入①得，U表1=2.4V；因电流表的量程为0﹣0.6A固定不变，故电路中最大电流为0.6A，则电路中的最小电阻为R小= =10Ω，即当最小电阻为5Ω时，变阻器接入电路中的电阻至少为5Ω，代入①得U表2=3V；即了保证实验成功，他需要控制电压表的示数在2.4V到3V之间．（4）①闭合开关S2 ， 断开开关S1 ， 移动滑动变阻器的滑片使其连入阻值为最大，即P移动到最左端，此时R滑大=50Ω，并记下电流表的示数为I1=0.12A，电流测通过变阻器的电压，则电源电压为U=I1×R滑大=0.12A×50Ω=6V；②闭合S1 ， 断开S2 ， 移动滑动变阻器的滑片使电流表的示效为0.2A，灯泡正常发光，③闭合S2 ， 断开S1 ， 保持滑动变阻器的滑片位置，记下电流表的示效为I2=0.15A；④在②中，此时变阻器左边电阻丝与灯串联，电流表测电路中的电流，设变阻器滑片以右电阻为R右 ， 则左边电阻为50Ω﹣R右 ， 根据电阻的串联及欧姆定律有：50Ω﹣R右+RL= ，即50Ω﹣R右+RL= =30Ω…②；在③中，根据欧姆定律有：R右= ，即R右= =40Ω…③，将③代入②得灯正常发光时的电阻为RL=20Ω则灯泡的额定功率为P额=I2 RL=（0.2A）2×20Ω=0.8W．所以答案是：（1）如上所示；（2）右；反；（3）2.4； 3；（4）①6；②闭合S1 ， 断开S2；③闭合S2 ， 断开S1；④0.8．
【考点精析】本题主要考查了欧姆定律及其应用的相关知识点，需要掌握欧姆定律的应用： 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）才能正确解答此题．