Question

10．探究通过导体的电流与电压、电阻的关系实验：
（1）如图甲所示，用笔画线代替导线，将实验电器连接完整，使滑动变阻器接入电路的阻值最大；

（2）正确规范完成电路连接后，闭合开关，将滑动变阻器的滑片从一端调到另一端，并得到多组电流电压值（如表格）．当电流表示数为0.5A时电压表示数如图乙所示，其值为2.5V．根据表格数据分析可得出结论：电阻一定时，通过电阻的电流与与其两端的电压成正比．

实验次数	1	2	3	4	5
电压U/V	1.0	1.5	2.0		3.0
电流I/A	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6

（3）分析实验数据，滑动变阻器接入电路的最大阻值为10Ω，它在实验中除保护电路外，另一作用改变定值电阻两端电压．
（4）保持电源电压不变，换用标有“20Ω  2A”字样的滑动变阻器，继续探究电流与电阻关系，始终保持电压表示数为2V，换用20Ω的电阻接入电路时，滑片应向右移动，本实验选用的定值电阻阻值不能超过40Ω．
（5）将图甲电路中定值电阻换成额定电压为2.5V的小灯泡，闭合开关后，小灯泡不亮，电压表和电流表均有示数，原因可能是通过灯泡的电流太小，实际功率太小，向左移动滑片P，小灯泡开始发光，进行多次实验后画出了灯泡的I-U图象如图丙所示，则该灯泡的额定功率为0.625W．

Answer 1

分析 （1）电压表与定值电阻并联，滑动变阻器与定值电阻串联，滑动变阻器一上一下接法；
（2）由图示电压表确定其量程与分度值，然后读出其示数；分析表中实验数据，然后得出结论；
（3）根据欧姆定律计算滑动变阻器接入电路的最大阻值；探究电流与电压的关系应控制电阻阻值不变，根据滑动变阻器的作用分析答题．
（4）根据串联电路的分压特点，换接电阻后，应保持电压表的示数不变，根据串分压的知识判断滑片的移动方向；
（5）两电表都有读数，应排除断路和短路，小灯泡不亮，可从实际功率太小进行分析；根据P=UI计算灯泡的额定功率．

解答 解：（1）电压表与定值电阻并联，滑动变阻器与定值电阻串联，滑动变阻器一上一下接法，实物电路图如图所示：

（2）由图示电压表可知，其量程为0～3V，分度值为0.1V，示数为2.5V；由表中实验数据可知，在电阻一定的情况下，电流与电压的比值一定，即电流与电压成正比，由此可得：在电阻一定时，电流与其两端的电压成正比．
（3）由题意可知，当电流I=0.2A时，滑动变阻器接入电路的阻值最大，根据欧姆定律可知，R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3V-1.0V}{0.2A}$=10Ω；本次实验中滑动变阻器的作用是保护电路，改变定值电阻两端电压．
（4）换用20Ω的电阻接入电路时，阻值变大，电压表的示数会变大，所以应该增大滑动变阻器的阻值，即应将滑动变阻器的滑片P向右移动，使电压表仍为原来的示数不变；
当滑动变阻器接入电路的阻值最大为R₂=20Ω时，由串联分压$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}}$=$\frac{{R}_{1}}{{R}_{2}}$可知，$\frac{2V}{1V}$=$\frac{{R}_{1}}{20Ω}$，解得R₁=40Ω，故本实验选用的定值电阻阻值不能超过40Ω．
（5）两电表都有读数，说明电路未发生断路，灯泡也未发生短路，小灯泡不亮，则可能是由于灯泡的实际功率太小造成；
由图丙可知，灯泡正常发光的电流为0.25A，则该灯泡的额定功率为P=UI=2.5V×0.25A=0.625W．
故答案为：（1）如图所示；（2）2.5；与其两端的电压成正比；（3）10；改变定值电阻两端电压；（4）右；40；（5）通过灯泡的电流太小，实际功率太小；0.625．

点评 本题考查了连接实物电路图、实验注意事项、电压表读数、实验数据处理，对电表读数时要先确定其量程与分度值，然后再读数，读数时视线要与电表刻度线垂直．