Question

10．小明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、5Ω，实验中控制电阻R两端的电压为2.5V不变．

（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）连接电路时开关应断开；闭合开关前，图乙中滑动变阻器的滑片P应位于B（选填“A”或“B”）端；
（3）为完成整个实验，应该选取最大阻值不小于40Ω的滑动变阻器；
（4）连好电路闭合开关，发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片，电压表有示数，电流表没有示数，则故障可能是定值电阻断路；
（5）实验中将定值电阻R的阻值由25Ω依次更换为20Ω、15Ω、10Ω、5Ω，为使电压表的示数不变，则每次闭合开关后都应该将滑动变阻器的滑片P依次向左移（选填“左”或“右”）；
（6）若将乙图中的电阻R换成标有“2.5V”的小灯泡，用此电路也可以测量灯泡的功率．图丙是小灯炮的I-U图象，根据图象信息，可计算出小灯泡的额定功率是0.5W．

Answer 1

分析 （1）连接实物图时，应注意电压表量程及电流方向，滑动变阻器要采用“一上一下”的接法；
（2）连接电路时，开关应断开；变阻器连入电路中的电阻最大；
（3）因变阻器与电阻串联在电路中，根据分压原理，求出变阻器连入电路中的最大阻值，确定选用的变阻器的规格；
（4）电路故障主要分两方面：断路或短路，可以根据电流表或电压表的示数变化情况作出相应的判断；
（5）根据分压原理和串联电路电压的规律确定滑片移动的方向；
（6）根据灯在额定电压下正常发光，找出额定电压下的电流，根据P=UI求灯的额定功率．

解答 解：
（1）实验中控制电阻R两端的电压为2.5V不变，所以，电压表选择0～3V量程与电阻并联，滑动变阻器已经连接了左下面的接线柱，上面连接哪一个都可以并与电阻串联，如下图所示：

（2）为保护电路，连接电路时，开关应断开；
变阻器连入电路中的电阻最大，即滑片移动到B端；
（3）实验中控制电阻R两端的电压为2.5V不变，所以变阻器分得的电压为6V-2.5V，当电阻连入最大电阻25Ω时，根据分压原理：$\frac{25Ω}{{R}_{最大}}=\frac{2.5V}{6V-2.5V}$，解得变阻器连入电路中的阻值R_最大=35Ω，所以应选择0～40Ω的变阻器；
（4）电流表无示数，说明电路发生断路；电压表有示数，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的定值电阻以外的电路都是通路，则与电压表并联的定值电阻断路了；
（5）将定值电阻R的阻值由25Ω依次更换为20Ω、15Ω、10Ω、5Ω时，根据分压原理，两端电压相应减小，为保持电阻两端电压不变，由串联电路电压的规律，要减小变阻器分得的电压，由分压原理，必须使滑动变阻器接入电路的电阻相应减小，由图知，滑片必须向左移动；
（6）由图丙知，灯在额定电压下对应的电流为0.2A．灯的额定功率．P=UI=2.5V××0.2A=0.5W．
故答案为：
（1）电路连接如上图所示；
（2）断开；B；
（3）40；
（4）定值电阻断路；
（5）左；
（6）0.5．

点评 本题探究“电流与电阻的关系”，考查电路的连接、注意事项、控制变量法、器材的选择、故障的分析、操作过程及额定功率的计算，综合性较强．