Question

【题目】小明在学习了电学知识后，设计如图甲所示电路，完成如下实验探究：

（1）请用笔画线将图乙补充完整，要求滑动变阻器的滑片向右滑动时电阻变大．
（2）闭合S1、断开S2 ， 移动滑动变阻器的滑片，记录电压表和电流表示数，多次实验绘制I﹣U图象，如图丙中a所示．此过程探究的是 ．
（3）仍然闭合S1、断开S2 ， 依次将定值电阻R换成R1、R2 ， 且R＜R1＜R2 ， 要使电压表示数保持不变，应将滑动变阻器的滑片P向（选填“左”或“右”）；实验过程中，小明发现把R1换成R2 ， 无论怎样调节滑片都无法使用电压表调到控制值，说明选择的滑动变阻器的最大阻值 ．
（4）断开S1、闭合S2 ， 移动滑动变阻器的滑片进行实验，小灯泡突然熄灭，检查发现电流表的示数为零，电压表的示数接近电源电压，请你帮小明分析电路故障可能是 ． 小明换用额定电压为2.5V的小灯泡继续实验，灯泡正常发光时，电流表示数如图丁所示，小灯泡的额定功率为 W，根据记录小灯泡的电压和电流的数据，绘制成电压和电流的关系图象如图丙中b所示，图象中A、B、C三点RA、RB、RC的阻值由大到小的顺序为 ．
【拓展】小明发现，如果小灯泡的额定电压和电阻R已知，在原有器材中去掉电流表，也可完成“测量小灯泡的额定功率”的实验．请在虚线框内画出他设计的电路图 ．

Answer 1

【答案】
（1）

解：如下图：

（2）电阻一定时，导体中的电流与导体两端电压的关系
（3）右；偏小
（4）小灯泡断路；1；RA＜RC＜RB；
【解析】解：（1）滑动变阻器在使用时，其接法必须是一上一下，滑动变阻器滑片向右移动阻值变大，故变阻器的下接线柱应在A端；如下图：
；（2）由电阻的I﹣U图象可知可以得出，电阻一定时，导体中的电流与导体两端的电压成正比；（3）电阻R换成了电阻R1、R2时，电路中的总电阻变大，根据欧姆定律可知电路中电流变小，此时变阻器的阻值不变，则滑动变阻器分得的电压变小，电阻分得的电压变大；要探究电流和电阻之间关系，必须保持电阻两端的电压不变，即与电阻并联的电压表示数不变，所以应调节滑片向右移动，增大滑动变阻器接入电路的电阻，使电压表的示数保持不变；
当把R1换成R2时（R1＜R2），由于定值电阻的阻值增大，要保证定值电阻两端的电压和变阻器两端电压均不变，根据分压原理可知，滑动变阻器接入的阻值必须继续增大，现在无论怎样调节滑片都无法使用电压表调到控制值，说明选择的滑动变阻器的最大阻值偏小．（4）分析题目可知，此时电流表无示数，即表明是断路，但电压表有示数，即表明此时电压表测量的是电源电压，故分析可得是由于小灯泡断路造成的；
由图乙所示电流表可知，电流表量程是0～0.6A，分度值是0.02A，电流表示数是0.4A，
灯泡额定功率是P=UI=2.5V×0.4A=1W；
由丙图线是正比例图线，所以B点电阻与a、b相交处电阻相等，即RB=R交点 ，
由图线b可知，灯泡两端的电压变大时，电流变大，
灯泡的实际功率变大，灯泡变亮，温度升高，灯泡的电阻增大，
所以RA＜RC＜R交点 ， 即：RA＜RC＜RB ．