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【题目】小凯同学利用如图所示的实验装置探究电流与电阻的关系。实验器材有:定值电阻(10Ω20Ω50Ω)、规格为“20Ω1A”的滑动变阻器、电源(电压恒为6V)、电压表、电流表、导线和开关。

1)图甲是小凯连接的实物电路,其中一根导线连接错误,请你在该导线上打“×”并用笔画线代替导线正确连线。

_______________

2)改正电路连接后,闭合开关,移动滑片,电压表指针随之偏转,而电流表的指针不动,则电路故障的原因是电流表_____(填“短路”或“断路”)。

3)排除故障后,小凯进行实验时,调节滑片使电压表的示数为4V保持不变。根据提供的器材和连接的实物电路,最多可选择哪几个定值电阻进行实验?_____

4)为了确保所给的定值电阻单独接入电路后都能正常实验,小凯从其他小组借来了“50Ω 1A”的滑动变阻器,这时需要控制电压表的示数_____V不变。通过多次实验,可得结论:电压一定时,通过导体的电流与电阻成_____

5)实验结束后,在只有电流表的情况下,小凯同学设计了如图乙所示的电路,测出了小灯泡L的额定功率。已知小灯泡L正常工作的电流为0.2A,电源电压为6V,定值电阻R0的阻值为,请你将实验步骤补充完整。

开关Sa,调节R1的滑片,使电流表的示数为_____A,此时小灯泡正常发光。

开关Sb,使R1的滑片_____(填“向左移”、“向右移”或“保持不动”),此时电流表的示数为0.6A,则R1接入电路的阻值为_____,然后将R1的滑片滑到最_____(填“左”或“右”)端,此时电流表的示数为0.4A,则R1的最大阻值为_____Ω

小灯泡的额定功率P_____W

【答案】 短路 10Ω、20Ω 3 反比 0.2 保持不动 10 1

【解析】

(1)[1]原电路中,两表和电阻均短路,电流表应与电阻串联,电压表与电阻并联,如下所示:

(2)[2]改正电路连接后,闭合开关,移动滑片,电压表指针随之偏转,而电流表的指针不动,则电路故障的原因是电流表短路;

(3)[3]电压表的示数为4V保持不变,由串联电路电压的规律,变阻器分得的电压为:

U6V2V4V

由分压原理:

UVU=RR滑大

即:

2V4V=R20Ω

故定值电阻的最大电阻为:R40Ω

当用的电阻时,由欧姆定律,因电流为0.8A大于0.6A,故只能10Ω20Ω的电阻进行实验;

(4)[4][5]由串联电路电压的规律及分压原理有:

U-Uv′:UV=R′:R

即:

6V-Uv′:UV=50Ω:50Ω

故需要控制电压表的示数3V不变过多次实验可得结论:电压一定时,通过导体的电流与电阻成反比;

(5)实验步骤:

①[6]开关Sa,调节R1的滑片,使电流表的示数为0.2A,此时小灯泡正常发光;

②[7][8][9][10]开关Sb,使R1的滑片保持不动,此时电流表的示数为0.6A,由欧姆定律和串联电阻的规律,则R1接入电路的阻值为:

R1=-R0=-5Ω

然后将R1的滑片滑到最右端,R1的电阻最大且与灯串联,电流表测电路的电流,此时电流表的示数为0.4A,由欧姆定律和串联电阻的规律,则R1的最大阻值为:

R=-R0=-5Ω10Ω

③[11]中变阻器连入电路的电阻为:

R1′=10Ω

由欧姆定律和串联电阻的规律,则灯的额定电压为:

ULUILR1′=6V0.2A×5V

小灯泡的额定功率:

PULIL5V×0.2A1W

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______

(2)如图甲所示,闭合开关,发现L1不发光,L2比较亮,电压表示数为零,则小灯泡L1的故障是__________

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