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【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.

【答案】(1)如图所示;

(2)左 电阻R短路;

(3)10; 右;

(4)A

(5)①S2; ②S1;③U×(I﹣);

(6)3

【解析】

试题分析:(1)电压表应并联在定值阻的两端;

(2)开关闭合前,应将滑片移至最大阻值处;电流表有示数,应排除断路,电压表无示数,故障可能是与电压表并联的电路短路;

(3)认清电流表、电压表的小量程的分度值读数,根据欧姆定律求电阻大小;

(4)电阻不变,电流与电压成正比

(5)根据并联电路电压相等的特点判断灯泡正常发光时电流表的示数,根据并联电路的电流特点得出灯泡发光时的电流值,得出电功率的表达式;

(6)根据最大的定值电阻来计算最大电压值.

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=,即当电流表示数为为时,灯泡一定正常发光;

所以,只闭合S和S2,调节滑动变阻器的滑片,使电流表的示数为

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,但此时电流表测量干路电流I,由于滑动变阻器的滑片位置不变,R0和灯两端的电压不变,灯泡仍正常发光,通过定值电阻的电流不变,根据并联电路的特点,此时灯正常发光的电流:I=I﹣I0=I﹣,则灯泡的额定功率P=UI=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=×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.

故答案为:

(1)如图所示;

(2)左 电阻R短路;

(3)10; 右;

(4)A

(5)①S2; ②S1;③U×(I﹣);

(6)3.

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