Question

【题目】小明在实验室探究电学实验，有如下器材：电压表、电流表、滑动变阻器、开关、电源电压恒为4.5V）定值电阻分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω、小灯泡额定电压为2.5V、导线若干。

在探究“电流与电阻的关系”实验中：

①小明设计了如图甲所示电路，请你帮他将图乙所示的实物图连接完整。

（______）

②闭合开关前，要将滑动变阻器滑片移至______选填“A”或“B“端。

③闭合开关，无论如何移动滑动变阻器的滑片，电流表有示数，电压表示数为零，此时电路出现的故障可能是___。

④小明排除故障后继续实验，先将5Ω的电阻接入电路，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，直到电压表示数为2.5V，记下电流表示数；断开开关，把5欧电阻换为10欧的电阻，再闭合开关，应向______选填“A”或“B“端移动滑动变阻器的滑片，才能使电压表示数仍为2.5V，同时再记下电流表的示数。

⑤为确保所给的5个定值电阻接入电路后都能正常进行实验，那么，应该选取最大阻值不小于_____Ω的滑动变阻器。

完成以上实验后，小明将定值电阻换成小灯泡，想要测量它的额定电功率。在不损坏小灯泡的情况下，移动滑动变阻器的滑片，记录多组小灯泡两端的电压值及对应的电流值，根据这些数据绘制出了小灯泡的“I--U”关系图象如图丙所示。分析图象可知，小灯泡正常工作时灯丝电阻为_____Ω，小灯泡的额定功率是______W，从图象还可以看出，小灯泡灯丝的电阻是随______升高而增大。

Answer 1

【答案】 A 电阻短路 A 20 10 0.625 温度

【解析】

（1）①根据电路连接实物图；连接过程中，开关应断开

②闭合开关前，应将滑片移至最大阻值处；

③若电流表几乎无示数，电压表示数等于电源电压，则可能是因为与电压表并联的电路断路造成；

④根据串联电路分压的知识判断滑片移动的方向；

⑤根据串联电路分压的特点判断定值电阻阻值与滑动变阻器接入电路阻值的关系，据此判断；

(2）已知灯泡额定电压下的电流，根据R=计算电阻，由P=UI计算小灯泡的额定功率，从电阻大小的影响因素分析电阻变化的原因．

(1)在探究“电流与电压的关系”实验中：

①根据图甲连接图乙，将电压表与电阻并联，电流表串联在电路中，滑动变阻器串联在电路中，已接了下面一个接线柱，可再接上面任意一个接线柱，如图所示：

②由图知，滑动变阻器的下面接了右端的B接线柱，所以闭合开关前，要将滑动变阻器滑片移至A端，使其阻值最大；

③闭合开关S，无论如何移动滑动变阻器的滑片P，发现电流表示数几乎为零，电压表示数约为3V，此时，电路出现的故障可能是R处断路；

④小明先将R﹦5Ω的电阻接入，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，直到电压表示数为2.5V，记下电流表示数；接着在滑动变阻器的滑片位置不变，把R换为10Ω的电阻时，应向A方向移动滑动变阻器的滑片P，才能使电压表示数为2.5V，同时记下电流表的示数；
⑤由图示电路图可知，电源电压为1.5V×3=4.5V，电阻两端电压为U=0.5A×5Ω=2.5V，滑动变阻器两端电压为：U滑=U-UR=4.5-2.5V=2V，由串联电路电流I处处相等，定值电阻与滑动变阻器接入电路的阻值之比：====，则R滑=R，使所给的5个定值电阻“5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω”分别接入电路中都能正常进行实验，当定值电阻为25Ω时，滑动变阻器接入电路的阻值最大，为：R滑最大=R=×25Ω=20Ω，则应该选取至少标有20Ω的滑动变阻器；

(3)由图象知：灯丝在2.5V时的电流为0.25A，

所以小灯泡正常工作时灯丝电阻为R===10Ω.

小灯泡的额定功率是:P=UI==0.625W,

由图象可知，随电压增大，灯泡电流增大，但电压增大的快，由欧姆定律可知，随电压增大，灯泡电阻变大。原因是灯丝的电阻发生变化，是因为电阻随灯丝温度的升高而增大。