Question

【题目】小军用如图所示的电路探究“通过导体的电流与导体两端电压的关系”．
（1）小军连接的电路有一处错误，请只改动一根导线，使电路连接正确（在应改动的导线上打“×”，用笔画线代替导线画出正确的接法） ．
（2）小军改正错误后，在开关闭合前，滑动变阻器的滑片应放在最（选填“右”或“左”）端．开关闭合后，发现电压表无示数，电流表有示数，电路可能的故障是 ．
（3）图乙时他解决故障后某次实验的电流表和电压表示数，则小军选择的定值电阻是Ω．若使电压表的示数变大，小军应将滑动变阻器的滑片向（选填“左”或“右”）移动．
（4）小军进行了多次实验后，绘制了定值电阻的电流随电压变化的图象（如图丙所示）．正确的图象是（选填“A”或“B”）．
（5）小军看到实验桌上有一个额定电压为U的小灯泡，他想挑战只用一只电流表测量该小灯泡的额定功率．小军又找来一个已知阻值的定值电阻R0和两个开关S1 ， S2 ， 设计了如图丁所示的电路图，请补全小军的实验步骤．
①只闭合开关S和（选填“S1”或“S2”），调节滑动变阻器的滑片，使电流表的示数为；
②只闭合开关S和（选填“S1”或“S2”），保持滑动变阻器的滑片位置不变，读出此时电流表的示数为I；
③则小灯泡的额定功率的表达式为：P额=（用字母表示）．
（6）小军又想探究“通过导体的电流与导体电阻的关系”．他利用如图戍所示的电路图，选择三个阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω的定值电阻．规格为“10Ω 1A”的滑动变阻器．若他想三次实验中控制电压表的示数为2V不变，则电源电压的选取范围是2V～V．

Answer 1

【答案】
（1）
（2）左；电阻R短路
（3）10；右
（4）A
（5）S2；；S1；U×（I﹣ ）
（6）3
【解析】解：（1）图中电压表并联在灯泡与滑动变阻器的两端了，应将电压表并联在灯泡的两端，这样才能完成探究实验，改正后的实物图如图所示； ；（2）图中滑动变阻器滑片右边的电阻丝连入电路，为保护电路元件的安全，应将滑片移至最左端，使其接入电路的阻值最大；
开关闭合后，电流表有示数，说明电路中没有断路故障；电压表无示数，则可能是与电压表并联的电阻R短路；（3）由图乙知，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.24A；电压表的量程为0～3V，分度值为0.1V，示数为2.4V；
所以定值电阻的阻值为：R= = =10Ω；要使电压表的示数变大，根据串联电路电压的特点可知，应减小滑动变阻器的电压；由分压原理可知，应减小滑动变阻器接入电路的阻值，故应将滑片向右滑动；（4）由于电阻R是定值电阻，所以，其电流与电压成正比，故选A；（5）①首先只闭合S和S2 ， 定值电阻与灯泡并联后与变阻器串联，此时电流表测量通过定值电阻R0的电流；当灯泡正常发光时，由于并联电路各支路两端电压相等，则定值电阻两端电压也为U；所以，此时通过定值电阻R0的电流为I0= ，即当电流表示数为 时，灯泡一定正常发光；②只闭合S和S1 ， 电路仍然是定值电阻与灯泡并联后与变阻器串联，此时电流表测量干路电流；由于滑动变阻器的滑片位置不变，灯泡仍正常发光，通过定值电阻的电流不变；所以，灯泡的额定电流：I额=I﹣I0=I﹣ ，则灯泡的额定功率：P额=U额I额=U×（I﹣ ）；（6）定值电阻两端的电压始终为2V不变，当用20Ω定值电阻做实验时，滑动变阻器接入电路的阻值最大为10Ω时，此时滑动变阻器两端的电压最大，电源电压即为最大值．
根据分压原理有： ，
所以滑动变阻器的电压：U滑= ×UR= ×2V=1V，
则电源电压的最大值为：U总大=1V+2V=3V．
由上分析知，电源电压的范围是2V～3V之间．
所以答案是：（1）见上图；（2）左；电阻R短路；（3）10；右；（4）A；（5）①S2； ；②S1；③U×（I﹣ ）；（6）3．