Question

小华利用如图甲所示的电路探究“电流与电阻的关系”．已知电源电压为6V且保持不变，实验用到的电阻R的阻值分别为25Ω、20Ω、15Ω、10Ω，滑动变阻器的规格“0～50Ω”．

（1）请根据图甲，用笔画线代替导线将图乙所示的实物电路连接完整；
（2）为完成整个实验，应利用滑动变阻器控制R两端的电压至少保持________不变；
（3）连好电路闭合开关，发现电流表和电压表在电路中位置颠倒，则闭合开关后，电流表________示数，电压表________示数．（填：有或没有）
（4）实验中将定值电阻R的阻值由25Ω依次更换为20Ω、15Ω、10Ω，使电压表的示数为3V不变，则每次闭合开关后都应该将滑动变阻器的滑片P依次移到适当位置；当定值电阻为10Ω时，应向________（选填“左”或“右”）移动滑动变阻器滑片应使接入的阻值为________Ω．
（5）小华又将乙图中的电阻R换成标有“2.5V”的小灯泡，图丙是使该灯泡正常发光时的电流表的示数，则该灯泡的额定功率为________W．
（6）将 R换成插有铁心的螺线管，则当滑片P向左滑动时，它能够吸起大头针的数量将________．

Answer 1

解：
（1）电路中的最大电流I==0.6A，所以电流表的量程为0～0.6A，且与电阻串联，如下图所示：

（2）滑动变阻器的最大阻值与R=25Ω串联时，滑动变阻器分得的电压最小，
电路中的电流：
I===0.08A，
滑动变阻器分得的最小电压：
U_滑=IR_滑=0.08A×50Ω=4V，
电压表示数的最小值：
U_R=U-U_滑=6V-4V=2V．
（3）当两表互换后，电压表串接在电路中，相当于断路，则由欧姆定律可得，电路中没有电流，故电流表示数为零；
而此时相当于电压表并联在电源两端，测的是电源电压，故电压表示数接近电源电压．
（4）当定值电阻R的阻值由25Ω换成10Ω时，电路中的总电阻变小，电路中的电流变大，滑动变阻器两端分得的电压变大，定值电阻两端的电压变小，
为保持电阻两端的电压不变，应增大电路中的电流，减小滑动变阻器接入电路的电阻即滑片向左移动；
此时电路中的电流：
I′===0.3A，
滑动变阻器的阻值：
R_滑′===10Ω．
（5）电流表的量程为0～0.6A，灯泡的额定电流I_L=0.2A，
灯泡的额定功率P_L=U_LI_L=2.5V×0.2A=0.5W．
（6）螺线管的磁性与电流有关，电流越大，螺线管的磁性越强，
当滑片左移时，电路中电流增大，螺线管磁性增强，螺线管吸起大头针的数目增加．
故答案为：
（1）如上图所示；
（2）2V；
（3）没有；有；
（4）左；10；
（5）0.5；
（6）增多．
分析：（1）根据欧姆定律求出电路中的最大电流，然后确定电流表的量程，且电流表与电阻串联．
（2）滑动变阻器与定值电阻串联，当滑动变阻器接入电路的电阻最大时分得的最小电压即为调节滑动变阻器控制R两端的最小电压，根据电阻的串联求出电路中的最小电流，根据欧姆定律求出滑动变阻器分得的最小电压，根据串联电路的电压特点求出定值电阻两端的电压．
（3）电压表内阻较大，故电压表在电路中相当于断路，应并联在电路中；而电流表内阻较小，在电路中相当于短路，故电流表应串联在电路中；根据电路及互换后两表的接法可知两表的示数．
（4）当定值电阻R的阻值由25Ω换成10Ω时，电路中的总电阻变小，电路中的电流变大，滑动变阻器两端分得的电压变大，定值电阻两端的电压变小，为保持电阻两端的电压不变，应增大电路中的电流，减小滑动变阻器接入电路的电阻；根据欧姆定律求出此时电路中的电流，根据串联电路的电压特点可知滑动变阻器两端的电压，再根据欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的阻值．
（5）灯泡正常发光时的电流和额定电流相等，根据P=UI求出灯泡的额定电流．
（6）由滑片的移动方向可知滑动变阻器接入电阻的变化，从而可知电流的变化；螺线管的磁性与通电电流有关，电流越大，则磁性越强，螺线管吸起的大头针越多，根据电路电流的变化，判断螺线管磁性的强弱，从而判断螺线管吸起大头针数量的变化．
点评：本题考查了实物图的连接、电路的动态分析、串联电路的特点和欧姆定律以及电功率的计算、电流表的读数、电磁铁磁性的强弱与电流的关系等，考查的知识点较多，综合性强，在做题时要认真审题，灵活应用所学物理知识进行解答，对学生的综合能力要求较高．