Question

12．某小组同学用图甲的电路图探究欧姆定律，实验中他们所用的定值电阻分别是5Ω、10Ω、15Ω，电源电压为4.5V．
（1）在探究“导体中的电流跟两端电压的关系”时，选用了某一定值电阻，连接电路闭合开关后，移动变阻器的滑片P，当电流表的示数是0.28A时，电压表的示数如图乙所示，这时定值电阻两端的电压是2.8 V．

（2）在探究“导体中的电流跟电阻的关系”时，控制定值电阻两端电压3V不变，选用的电阻是5Ω、10Ω、15Ω．把定值电阻由5Ω换成10Ω，闭合开关后，下一步的操作是：将变阻器的滑片P向右（填“左”或“右”）移动，目的是使电压表的示数保持不变．
（3）上述探究结束后，该组同学选择原来的电源和两只灯泡L₁“2.5V 0.3A”和L₂“3.8V 0.3A”，设计的电路如图丙所示，探究“电功率跟电流、电压的关系”．
①此实验设计是为了探究电功率与电压的关系，通过灯泡的亮度 判断来电功率的大小．
②为了探究电功率与电流的关系，小明认为，利用图丙电路只要通过移动滑动变阻器，改变电流观察灯L₁或L₂亮度的变化，即可得出结论．你认为小明做法不合理（选填“合理”或“不合理”），理由是没有保证灯泡两端的电压不变．

Answer 1

分析 （1）根据图乙所示电压表及电源电压确定电压表量程及分度值，读出电压表示数；
（2）当将电阻由5Ω更换为10Ω后，定值电阻阻值变大，定值电阻分压变大，滑动变阻器分压变小，
为保证电阻两端电压不变，应移动滑动变阻器滑片，使滑动变阻器接入电路的阻值变大，使定值电阻两端电压保持不变；
（3）灯泡的亮暗与灯泡的发光功率有关；
要探究电功率和电流的关系，需保持灯泡两端的电压不变．

解答 解：（1）电源电压为4.5V，则定值电阻两端的电压即电压表示数不大于4.5V，
如果电压表选择的量程是0～15V，则电压表分度值是0.5V，电压表示数是14V＞4.5V，
则电压表量程不是0～15V，电压表选择的量程应是0～3V，分度值是0.1V，电压表示数是2.8V；
（2）定值电阻由5Ω更换为10Ω后，定值电阻分压变大，大于原来的电压，为保持定值电阻两端电压不变，
由电路图甲可知，应向右移动滑动变阻器滑片，增大滑动变阻器接入电路的阻值，增大滑动变阻器的分压，
使定值电阻两端电压减小，保持定值电阻两端电压不变，即使电压表的示数保持不变．
（3）①实验中通过灯泡的亮暗来判断灯泡电功率的大小；
②探究电功率与电流的关系，需保持灯泡两端的电压不变，
当移动滑动变阻器的滑片时，滑动变阻器的阻值改变，
灯两端的电压也改变，所以不能探究电功率与电流的关系．
故答案为：（1）2.8；
（2）右；使电压表是示数保持不变；
（3）①灯泡的亮度；
②不合理；没有保证灯泡两端的电压不变．

点评 此题是探究导体中的电流和电压、电阻的关系，涉及到了电压表读数、滑动变阻器的调节及电功率跟电流、电压的关系等问题，注意控制变量法及转换法在实验中的应用，这些都是实验的常考问题，一定要掌握．