Question

13．小帆和小组的同学完成了下面的实验：
（1）如图甲所示：

（a）在探究“电流与电压关系”的实验中，滑动变阻器除保护电路外，还有调节定值电阻两端电压的作用．
（b）在探究“电流与电阻的关系”的实验中，定值电阻R₁由5Ω换成10Ω，接下来滑动变阻器的滑片应向右（选填“左”或“右”）调节；若电源电压为6V，R₁的可选最大电阻为20Ω，为保证电阻R₁两端电压为2V，那么滑动变阻器R₂阻值应不小于40Ω．
（2）他做完实验后，把定值电阻换成小灯泡，又完成了“测量额定电压是2.5V小灯泡电功率”的实验，如图乙所示，他要连接电路时，发现电流表的指针偏向左侧无刻度处，原因可能是电流表没有调零．解除故障后，正确连接电路，闭合开关，他发现小灯泡过亮，为了完成实验，接下来他的操作是，立即断开开关，把滑动变阻器的阻值调至最大值；再闭合开关，改变滑动变阻器的阻值，记下各组对应的电压表和电流表的示数，并绘制了如图丙所示图象，根据图象可知小灯泡的额定电流是0.25A．额定功率是0.625W；灯泡的电阻是变化的（填“变化”或“不变”）．

Answer 1

分析 （1）（a）电流与电压和电阻有关，要探究电流与电压的关系，应保持电阻不变，改变电压；要探究电流和电阻的关系，应保持电阻两端的电压不变，改变电阻．根据实验的目的判断滑动变阻器的作用；
（b）在探究电流跟电阻的关系时，应移动滑片，保持电阻两端的电压不变；
利用串联分压作用，结合欧姆定律I=$\frac{U}{R}$求出所接电阻大小．
（2）电流表、电压表使用前需要调零，闭合开关前滑片要处于电阻最大处；
电流表读数：确定使用的量程，确定每一个大格和每一个小格各代表多少．
知道灯泡的额定电压和额定电流，根据P=UI计算额定功率．
利用曲线图和额定电压，确定灯泡的电流，再利用P=UI求出电功率；分析曲线变化确定小灯泡的电阻变化．

解答 解：（1）（a）探究电流与电压的关系时，应保持电阻不变，改变电压；
在探究电流与电阻的关系时，要保持电阻两端的电压不变，改变电阻，所以滑动变阻器的作用除了保护电路外，主要是在变换电阻时使其两端的电压保持不变；
（b）连接好电路后，为了保证电路的安全，要将滑动变阻器的滑片P移到最右端，才能闭合开关；实验过程中，定值电阻R₁由5Ω变为10Ω时，如果滑片不动，则定值电阻两端的电压变大，电压表示数变大，实验中要保持电压表示数不变，则滑动变阻器滑片应该向右移动．
由于U₁=2V  R₁=20Ω，则电路中的电流为I=I₁=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{1}}$=$\frac{2V}{20Ω}$=0.1A，滑动变阻器两端电压为U₂=6V-2V=4V，R₂=$\frac{{U}_{2}}{I}$=$\frac{4V}{0.1A}$=40Ω．
（2）他要连接电路时，还没有闭合开关，发现电流表指针偏向零刻度线的左边，造成原因是电流表没有调零；
正确连接电路，闭合开关，他发现小灯泡过亮，是滑动变阻器阻值太小，接下来应该断开开关，把滑动变阻器的阻值调至最大值；
根据图象可知U=2.5V时，I=0.25A，则P=UI=2.5V×0.25A=0.625W；
图中从原点到M点再到N点的曲线；可以看出小灯泡两端电压增大，电流也随着增大，反映灯丝的电阻是变化的；
故答案为：（1）（a）调节定值电阻两端电压；（b）右；40；（2）电流表没有调零，滑动变阻器的阻值调至最大值；0.25A；0.625；变化．

点评 该题考查学生对于滑动变阻器在实验中的作用、调节以及接入阻值的运算的掌握程度．本题还考查了电流表的使用、电流表读数、功率计算、故障分析等问题．