Question

20．小芳为了探究“电流与导体两端电压的关系”，连接了如图甲所示的电路（电源电压为3V恒定）．

（1）用笔画线将甲图中电路连接完整，要求滑动变阻器的滑片P向A端滑动时，接入电路的电阻变小．
（2）闭合开关后，电流表无示数，电压表示数为3V，产生该现象的原因可能是电阻R断路．
（3）排除故障后闭合开关，移动滑片P，根据实验数据绘制了电阻R的I-U图象如图丙中a，分析图象中数据，电阻R的阻值为R=5Ω，可得结论：在电阻一定时，通过导体的电流与导体导体两端电压成正比．滑动变阻器除保护电路外，另一作用是改变电阻R两端电压．
（4）小芳仅将实验中的电阻R拆下，换用一个额定电压为2.5V的小灯泡，继续实验．移动滑片P到某一点，电压表示数如图乙所示，此时小灯泡两端电压为1.8V，实验得到L的I-U图象如丙中的图线b，则小灯泡的额定功率为0.625W．

Answer 1

分析 （1）根据实验原理连接实物电路图．
（2）电路故障有两类：短路和断路；电路短路时，短路部分无电压，电流大；电路断路时，断路部分无电流，电压大．
（3）根据图示找出a所对应的电压和电流，根据公式R=$\frac{U}{I}$求出电阻；分析电流与电压的示数变化，得出电流与电压的正比例关系；
（4）由图丙确定电压表量程与最小分度值，读出电压表示数；由图丁找出灯泡额定电压对应的电流，然后由电功率公式P=UI求出灯泡的额定功率．

解答 解：（1）滑动变阻器的滑片P向A端移动时接入电路的电阻变小：把滑动变阻器串联接入电路，实物电路图如图所示：

（2）闭合开关后，电流表无示数，电压表示数为3V，产生该现象的原因可能是 电阻R断路；
（3）图丙中a电压U=1.5V，电流I=0.3A，电阻R的阻值为R=$\frac{U}{I}$=$\frac{1.5V}{0.3A}$=5Ω，可得结论：在电阻一定时，通过导体的电流与导体导体两端电压成正比．滑动变阻器除保护电路外，另一作用是改变电阻R两端电压；
（4）由图丙知，电压表量程是0～3V，最小分度值是0.1V，电压表示数是1.8V；由图丙可知，灯泡额定电压2.5V对应的电流是0.25A，则灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.25A=0.625W．
故答案为：
（1）见上图；（2）电阻R断路；
（3）5；电阻；导体两端电压成正比，改变电阻R两端电压；
（4）1.8；0.625．

点评 本题是探究电流与电压的关系实验，考查了滑动变阻器的应用，电路故障的分析及对实验数据的分析，属于中等题．