Question

【题目】子森同学在探究“电流与电压的关系”实验中，选用器材如下：电压为4.5V的电源、滑动变阻器RA（50Ω 1A）、滑动变阻器RB（20Ω 1A）、电流表、电压表、开关、定值电阻、导线若干。

（1）请用笔画线代替导线，将图甲的实验电路连接完整__________。

（2）连接电路时，开关应断开，防止因电路_____（填“短路”或“断路”）造成电流过大而损坏元件。开关闭合前，应将滑动变阻器滑片滑到最_____（填“左”或“右”）端。

（3）开关闭合后，两表均无示数，故障可能是_____（填“定值电阻”或“滑动变阻器”）断路。

（4）排除故障后，多次改变定值电阻两端的电压，测得实验数据如下表。第2次电压表的示数如图乙，则此时电压为_____V．分析数据可知：电阻一定时，导体中的电流与导体两端的电压成_____。

（5）实验中所用定值电阻的阻值是_____Ω，所选的滑动变阻器是_____（填“RA”或“RB”）。

（6）完成实验后，子森想测量小灯泡的额定功率，重新设计了电路（如图丙），这个小灯泡正常工作的电流为I额．请完成实验步骤（已知电源电压为U、R2的最大阻值为R2）：

①闭合开关S1，S2接1，移动滑动变阻器R2的滑片，使电流表示数为_____；

②闭合开关S1，S2接2，保持滑动变阻器_____的滑片位置不变，调另一个滑动变阻器的滑片，使电流表示数为_____；再将滑动变阻器R2的滑片调到最右端，读出电流表的示数为I；

③小灯泡的额定功率表达式为P额=_____。

Answer 1

【答案】 短路 左 滑动变阻器 1.4 正比 10 RA I额 R2 I额 I额2×（﹣R2）

【解析】（1）在探究“电流与电压的关系”实验中，电压表应与电阻并联，电流表应与电阻串联，如图：

（2）为了防止因电路短路造成电流过大而损坏元件，连接电路时，开关要断路，变阻器连入电路中的电阻最大，即即最左端；

（3）若定值电阻断路，则电压表串联在电路中，由于电压表与电源两极连通，电压表会有示数，不符合题意；若滑动变阻器断路，电路断路，那么两表会均无示数，所以故障应是滑动变阻器断路；

（4）由图乙知道第2次电压表选用的是小量程，分度值为0.1V，此时电压表的示数是1.4V；由表中数据知道，电压与电流的比值都相等，即R=U/I=1.0V/0.10A=2.0V/0.20A=2.4V/0.24A=3.0V/0.30A=10Ω，所以，在电阻一定时，导体中的电流与导体两端的电压成正比

（5）由以上（4）的计算知道，所用定值电阻的阻值是10Ω；

根据表格中的第1组数据，由串联电路的规律和欧姆定律知道，变阻器连入电路中的电阻是：R滑 =UU1/I1=4.5V1.0V/0.1A=35Ω＞20Ω，所以，选用的滑动变阻器是RA；

（6）①闭合开关S1，S2 接1，移动滑动变阻器R2 的滑片，应使电流表示数为I额，使灯正常发光；

②闭合开关S1，S2 接2，保持滑动变阻器R2 的滑片位置不变，调另一个滑动变阻器R1 的滑片，使电流表示数为I额；根据等效替代法，再将滑动变阻器R2 的滑片调到最右端，读出电流表的示数为I；

③在①中，变阻器R1 短路，灯与变阻器R2 串联，灯正常发光，在②中灯短路，两变阻器串联，因为R2 的滑片位置不变，根据等效替代法，变阻器R1 连入电路中的电阻等于灯正常发光时的电阻大小；由欧姆定律和电阻的串联这段，变阻器R1 连入电路中的电阻是：R1滑=U/I-R2 ，即灯正常发光的电阻为U/I-R2，小灯泡的额定功率表达式为P额=I额2 ×（U/I-R2 ）。