Question

4．某小組同學(xué)用圖甲的電路圖探究歐姆定律，實(shí)驗(yàn)中他們所用的定值電阻分別是5Ω、10Ω、20Ω，電源電壓為3V不變．

（1）如圖甲所示，是小華所連接的不完整實(shí)驗(yàn)電路，請(qǐng)你補(bǔ)充完整．
（2）閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P，發(fā)現(xiàn)電壓表、電流表均無(wú)示數(shù)，原因可能是下列中的哪一種：D（只填選項(xiàng)）
A．定值電阻斷路  B．電壓表斷路  C．電流表短路   D．滑動(dòng)變阻器斷路
（3）在探究“導(dǎo)體中的電流跟電阻的關(guān)系”時(shí)，小華將5Ω的電阻接入電路，電壓表如圖乙所示．后把定值電阻由5Ω換成10Ω，閉合開(kāi)關(guān)后，下一步的操作是：將變阻器的滑片P向右 （填“左”或“右”）移動(dòng)直至電壓表示數(shù)為2 V． 若要完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)，選擇的滑動(dòng)變阻器的最大阻值至少為10Ω．
（4）上述探究結(jié)束后，該組同學(xué)選擇原來(lái)的電源和兩只燈泡L₁“2.5V 0.3A”和L₂“3.8V 0.3A”，設(shè)計(jì)的電路如圖丙所示，探究“電功率跟電流、電壓的關(guān)系”．
①此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是為了探究電功率與電壓的關(guān)系，通過(guò)觀察燈泡亮度判斷來(lái)電功率的大�。�
②為了探究電功率與電流的關(guān)系，小明認(rèn)為利用圖丙電路只要通過(guò)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器，改變電流觀察燈L₁或L₂亮度的變化，即可得出結(jié)論．小明的方案不可行（選填“可行”或“不可行”）．

Answer 1

分析 （1）求出電路中的最大電流確定電流表的量程，把電流表、電阻串聯(lián)接入電路，完成電路連接；
（2）對(duì)每個(gè)選項(xiàng)分析，符合題意的即為正確答案；
（3）根據(jù)電壓表小量程讀數(shù)；當(dāng)換上較大的電阻時(shí)，根據(jù)分壓原理，電壓表示數(shù)變大，在探究“導(dǎo)體中的電流跟電阻的關(guān)系”時(shí)，應(yīng)保持電壓表的示數(shù)不變，根據(jù)串聯(lián)電路電流規(guī)律和分壓原理確定滑片移動(dòng)的方向；根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律和分壓原理確定滑動(dòng)變阻器的最大阻值至少為多少；
（4）①探究電功率與電壓的關(guān)系，應(yīng)控制電流大小不變，所以采用串聯(lián)電路，燈的亮度取決于燈的實(shí)際功率，燈泡實(shí)際功率越大，燈泡越亮；
②探究功率與電流的關(guān)系，應(yīng)控制電壓相等而電流不同，據(jù)此作答．

解答 解：（1）因電源電壓為3V，電路中的最大電流I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3V}{5Ω}$=0.6A，所以電流表選用小量程，與電阻串聯(lián)接入電路，實(shí)物圖連接如下圖所示：

（2）A選項(xiàng)，定值電阻斷路，電壓表通過(guò)變阻器、電流表與電源兩極連通，電壓表有示數(shù)，與題意不符，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；
B選項(xiàng)，電壓表斷路，電壓表無(wú)示數(shù)；但定值電阻與電流表、變阻器連通，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P，當(dāng)變阻器連入電路中的電阻較小時(shí)，電流表有較大的示數(shù)，與題意不符，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；
C選項(xiàng)，電流表短路，電流表示數(shù)為0，在移動(dòng)變阻器的滑片P的過(guò)程中，電壓表的示數(shù)發(fā)生變化，與題意不符，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；
D選項(xiàng)，滑動(dòng)變阻器斷路，將導(dǎo)致整個(gè)電路斷路，兩表均無(wú)示數(shù)，符合題意，A選項(xiàng)正確．
答案選D；
（3）圖乙電壓表小量程分度值為0.1V，示數(shù)為2V；當(dāng)把定值電阻由5Ω換成10Ω，閉合開(kāi)關(guān)后，根據(jù)分壓原理，電壓表示數(shù)增大，定值電阻的電壓大于2V，要保持電壓表示數(shù)不變，應(yīng)減小定值電阻的電壓，增大變阻器分得的電壓，根據(jù)分壓原理，應(yīng)增大變阻器連入電路中的電阻大小，所以，滑片P向右移動(dòng)，直至電壓表示數(shù)為2V；
電源電壓為3V，定值電阻兩端電壓為2V，則滑動(dòng)變阻器兩端電壓為3V-2V=1V，變阻器的電壓為定值定值電壓的$\frac{1V}{2V}=\frac{1}{2}$，根據(jù)分壓原理，變阻器的阻值為定值電阻的$\frac{1}{2}$倍，電阻最大阻值為20Ω，選擇的滑動(dòng)變阻器的最大阻值至少為$\frac{1}{2}$×20Ω=10Ω；
（4）上述探究結(jié)束后，該組同學(xué)選擇原來(lái)的電源和兩只燈泡L₁“2.5V 0.3A”和L₂“3.8V 0.3A”，設(shè)計(jì)的電路如圖丙所示，探究“電功率跟電流、電壓的關(guān)系”；
①燈泡亮度由燈泡實(shí)際功率決定，燈泡實(shí)際功率越大，燈泡越亮，可以根據(jù)燈泡的亮暗比較燈泡電功率的大�。�
②探究電功率與電流的關(guān)系，應(yīng)控制燈泡兩端電壓相等，利用圖丙電路，通過(guò)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，改變電流觀察燈L₁或L₂亮度的變化時(shí)，電壓與電流同時(shí)在改變，未控制電壓一定，小明的方案不可行．
故答案為：（1）電路圖如上圖所示；
（2）D；
（3）右；2；10；
（4）①燈泡亮度； ②不可行．

點(diǎn)評(píng) 本題涉及探究歐姆定律和探究電功率與電壓、電流的關(guān)系兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，考查電路的連接、故障的分析、操作過(guò)程、控制變量的運(yùn)用及對(duì)實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)估能力，綜合性較強(qiáng)，有一定難度．