Question

【题目】某小组同学在探究电流与电阻的关系时，选用如下器材：电源，0～50Ω的滑动变阻器，电流表，电压表，开关，5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的定值电阻各一个，导线若干，实验过程中控制定值电阻两端电压为2V不变．
（1）图甲是连接的部分实验电路，请将电路补充完整．
（2）开关闭合前需要将滑动变阻器的滑片调至（填“A”或“B”）端；若闭合开关后，发现电流表有示数，电压表示数为零，则电路存在的故障可能是定值电阻（填“短路”或“断路”）．
（3）某次实验时，电流表的示数如图乙所示为A，此时连入电路的定值电阻的阻值是Ω．
（4）若将10Ω换成15Ω电阻时，需要将滑动变阻器滑片向（填“A”或“B”）端调整，使电压表的示数为V．
（5）完成上面实验后，小组同学又想测量额定电压为U额的小灯泡的额定功率，但发现电流表已经损坏，于是他们又找来了两个开关，设计了如图丙所示的电路，已知电源电压为U，定值电阻的阻值为R0 ， 请你完成下面实验步骤． ①（填写S、S1、S2的通断情况），调节滑动变阻器的滑片使电压表示数为；
②（填写S、S1、S2的通断情况），保持滑动变阻器的滑片不动，读出电出压表示数为U1；
③灯泡的额定功率的表达式为P额= ．

Answer 1

【答案】
（1）解：如下图所示：

（2）B；短路
（3）0.2；10
（4）B；2
（5）闭合S、S1 ， 断开S2；U﹣U额；闭合S、S2 ， 断开S1； U额
【解析】解：（1）电路中的最大电流：I最大= = =0.4A，因此电流表选择0～0.6A量程； 将电流表0.6A接线柱与电源正极相连，（2）为了安全起见，闭合开关前，需将滑片移到阻值最大处，即将滑片移到B端；
闭合开关后，电流表有示数，说明电路为通路；电压表示数为零，电压表可能被短路，而电压表测量定值电阻两端电压，因此可能为定值电阻短路；（3）已知电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.2A；
由I= 可知，定值电阻的阻值：R= = =10Ω；（4）将10Ω的电阻换成了15Ω的电阻时，串联电路的总电阻变大，根据欧姆定律可知电路中电流变小，滑动变阻器分得的电压变小，电阻分得的电压增大，所以应调节滑片向B端移动，增大滑动变阻器接入电路的电阻，使电压表的示数为2V；（5）①闭合S、S1 ， 断开S2 ， 调节滑动变阻器的滑片使电压表示数为U﹣U额；②闭合S、S2 ， 断开S1 ， 保持滑动变阻器的滑片不动，读出电出压表示数为U1；③通过灯泡的电流：I=IR0= ，
灯泡额定功率：P=U额I=U额× = U额 ．
故答案为：（2）B；短路；（3）0.2；10；（4）B；2；（5）①闭合S、S1 ， 断开S2；②闭合S、S2 ， 断开S1；③ U额 ．
（1）探究电流与电阻关系时，需控制电压不变，根据定值电阻两端电压和最小定值电阻确定电路中的最大电流，从而确定电流表的量程，并将电流表串联在电路中；（2）为了安全起见，闭合开关前，需将滑片移到阻值最大处；
闭合开关后，电流表有示数，说明电路为通路；电压表示数为零，电压表可能被短路，根据电压表测量的元件确定电路短路的具体位置；（3）根据电流表的量程、分度值以及指针的位置读出电流表的示数，根据欧姆定律的应用求出定值电阻的阻值；（4）将10Ω的电阻换成了15Ω的电阻时，电路中的总电阻变大，它两端的电压也随之变化，为保证结论的准确性，要通过调节滑片，使滑动变阻器两端的电压增大，从而使电阻两端的电压变为原来的值，根据串联电路的分压关系去调节即可；（5）由丙图可知：没有电流表的情况下，利用定值电阻和电压表代替电流表与灯泡串联，首先使灯泡两端的电压为U额 ， 然后测出此时定值电阻两端的电压，便可求出电路中的电流，根据P=UI计算出灯泡的额定电功率．