Question

【题目】小东利用如图甲所示的实验装置来探究“导体中电流与电阻的关系”

（1）图甲是小东连接的实物图电路，图中有一根导线连接错误，请你在连接错误的导线上打“×”并补画出正确的连线___________。

（2）电路改正后，小东先将5Ω的电阻接入电路，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为U。小东将5Ω的电阻换成10Ω时，他应向______（左、右）移动滑动变阻器的滑片，使电压表示数恢复到U，通过多次试验可以得出在电压一定时，通过导体的电流与电阻成______ 比。

（3）若在如图甲所示的实验装置中，电流表的量程为0-0.6A固定不变。小东选择电阻分别为5Ω，10Ω，15Ω，20Ω的四个定值电阻，若滑阻器Rp最大阻值为30Ω，电源电压6V不变，为了保证实验成功，他需要控制电压表的示数在 ________ V到______V之间。

（4）上述实验结束后，小东有设计了如图乙所示电路，只用电流表来测量额定电流为I额=0.2A小灯泡的额定功率，已知滑动变阻器最大阻值为R0=50Ω，电源电压未知，其测量过程如下：

①闭合开关S2，断开S1，移动滑动变阻器滑片使其接入电路阻值最大，并记下电流表示数为I1=0.12A，则电源电压为_______ V.

② _____________（填写开关闭合断开情况），移动滑动变阻器滑片使电流表示数为0.2A，灯正常发光。

③_______________（填写开关闭合断开情况），保持滑片不动，几下电流表示数为I2=0.15A
④灯泡的额定功率为P额=__________W。

Answer 1

【答案】 右 反 2.4v-3v 6v S1闭合 S2断开 S2闭合 S1断开 0.8W

【解析】（1）原电路中，电压表测电源电压了，应测电阻的电压，如下所示：

（2）研究电流与电阻的关系时，应控制电压表示数不变．小东将5Ω的电阻换成10Ω的电阻时，根据分压原理，电压表示数变大，根据串联电路电压的规律，要增大变阻器的电压，由分压原理，应增大变阻器连入电路中的电阻大小，即他应右移动滑动变阻器的滑片，使电压表示数恢复到U，通过多次实验可以得出在电压一定时，通过导体的电流与电阻成反比．
（3）研究电流与电阻的关系时，应控制电压表示数不变，根据串联电路电压的规律，变阻器分得的电压U滑=U-U表，根据分压原理有： ，即

， …①
因实验中，电压表示数U表不变，由①式可知，变阻器连入电路 中的电阻随定值电阻的增大而增大，减小而减小，当定值电阻最大为20Ω时，变阻器连入电路的电阻最大为30Ω，代入①得，U表1=2.4V；因电流表的量程为0-0.6A固定不变，故电路中最大电流为0.6A，则电路中的最小电阻为，即当最小电阻为5Ω时，变阻器接入电路中的电阻至少为5Ω，代入①得U表2=3V；
即了保证实验成功，他需要控制电压表的示数在2.4V到3V之间．
（4）①闭合开关S2，断开开关S1，移动滑动变阻器的滑片使其连入阻值为最大，即P移动到最左端，此时R滑大=50Ω，并记下电流表的示数为I1=0.12A，电流测通过变阻器的电压，则电源电压为U=I1×R滑大=0.12A×50Ω=6V；
②闭合S1，断开S2，移动滑动变阻器的滑片使电流表的示效为0.2A，灯泡正常发光，
③闭合S2，断开S1，保持滑动变阻器的滑片位置，记下电流表的示效为I2=0.15A；
④在②中，此时变阻器左边电阻丝与灯串联，电流表测电路中的电流，设变阻器滑片以右电阻为R右，则左边电阻为50Ω-R右，根据电阻的串联及欧姆定律有： ，即…②；
在③中，根据欧姆定律有： ，即…③，
将③代入②得灯正常发光时的电阻为RL=20Ω
则灯泡的额定功率为P额=I2RL=（0.2A）2×20Ω=0.8W．
故答案为：(1). 右 (2). 反 (3). 2.4V-3V (4). 6V (5). S1闭合 (6). S2断开 (7). S2闭合 (8). S1断开 (9). 0.8W