Question

10．小明用圖甲所示的電路探究“電阻中的電流跟兩端電壓的關(guān)系”，圖乙是小明未完成連接的實驗電路，用兩節(jié)干電池作電源．

（1）若要求滑動變阻器滑片向左移動時，電流表示數(shù)增大．請用筆畫線代替導(dǎo)線，完成圖乙中實驗電路的連接．
（2）小明按要求正確連接電路后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電壓表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的位置．其原因可能是
電阻R處斷路（或滑動變阻器接入電路的阻值為零）．（寫出一個）
（3）小明在實驗中通過調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片，測出通過電阻R的不同電流和對應(yīng)的電壓值，如表所示．

序號	1	2	3	4	5
U/V	0.5	1.0	1.6	1.9	2.5
I/A	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5

①請根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖丙中畫出電阻R的U-I關(guān)系圖象．
②小明在實驗中所用電阻R的阻值為5Ω；當通過的電流為0.5A時，電阻R消耗的電功率為1.25W．
（4）小明在測得第5組數(shù)據(jù)后，未做其他操作就直接將電阻R換成10Ω的定值電阻，準備探究“電路中電流與電阻的關(guān)系”，接通電路后電流表的示數(shù)可能是C
A．0.5A      B．0.25A      C．0.28A        D．0.15A
（5）如果將實驗電路中的電阻R更換成一個額定電壓為3.8V、阻值約為10Ω的小燈泡后，要進行“測量小燈泡的額定電功率”的實驗，則對實驗電路還必須進行怎樣的改動：增加一節(jié)干電池（換一個電壓高于3.8V的學生電源）、電壓表換接0～15V的量程．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電源的電壓確定電壓表的量程且與電阻并聯(lián)，滑動變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中，滑片向左移動時，電流表示數(shù)增大，說明接入電路中的電阻變小，即左下方接線柱必須接入電路中；
（2）電壓表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的位置說明電壓表并聯(lián)在電源的兩端測電源的電壓，據(jù)此分析可能的原因；
（3）①由描點法可得出U-I圖象，即在坐標上找到每組電流、電阻值對應(yīng)的點，然后用線連點即可；
②由圖象可知，電壓與電流成正比，由表中數(shù)據(jù)找出電壓與對應(yīng)的電流，由歐姆定律可求出導(dǎo)體電阻；根據(jù)P=UI求出當通過的電流為0.5A時電阻R消耗的電功率．
（4）將電阻R=5Ω換成10Ω的定值電阻時，電路中的總電阻變大，電路中的電流應(yīng)小于0.5A，定值電阻兩端的電壓應(yīng)大于2.5V，根據(jù)歐姆定律求出此時電路中的電流，即可找出正確答案；
（5）額定電功率是小燈泡在額定電壓下的實際功率，所以小燈泡兩端的電壓必須達到它的額定電壓．

解答 解：（1）一節(jié)干電池的電壓為1.5V，則由兩節(jié)干電池串聯(lián)組成的電源電壓U=2×1.5V=3V，則電壓表的量程為0～3V，且電壓表與R并聯(lián)；
滑動變阻器要按“一上一下”的方式串聯(lián)接入電路，滑動變阻器滑片向左移動時，電流表示數(shù)增大，說明滑動變阻器接入電路的阻值減小，故應(yīng)將滑動變阻器的左下方接線柱與電阻R的右接線柱連接，如下圖所示：

（2）電壓表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的位置，說明電壓表并聯(lián)在電源的兩端測電源的電壓，可能是電壓表并聯(lián)的部分斷路即電阻R斷路，也可能是此時滑動變阻器接入電路的電阻為0；
（3）①找出每組數(shù)據(jù)對應(yīng)的點，然后用平滑的線把點連起來，如圖所示；

②由圖知，當U=0.5V時，I=0.1A，
由歐姆定律得，定值電阻的阻值：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{0.5V}{0.1A}$=5Ω；
當通過的電流I′=0.5A時，電阻R兩端的電壓U′=2.5V，
則電阻R消耗的電功率：P=U′I′=2.5V×0.5A=1.25W；
（4）將電阻R=5Ω換成10Ω的定值電阻時，電路中的總電阻變大，
根據(jù)I=$\frac{U}{R}$可知，電路中的電流應(yīng)小于0.5A；
因串聯(lián)電路中電阻越大分得的電壓越大，即定值電阻兩端的電壓應(yīng)大于2.5V，
此時電路中的電流應(yīng)大于I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，
所以，0.25A＜I＜0.5A，由選項可知，C符合題意．
（5）測一個額定電壓為3.8V、阻值約為10Ω的小燈泡的額定功率，小燈泡兩端的電壓必須能達到3.8V，
因此電源必須增加一節(jié)干電池，此時電源電壓為1.5V×3=4.5V，電壓表的量程也應(yīng)選擇0～15V．
故答案為：（1）見上圖；
（2）電阻R處斷路（或滑動變阻器接入電路的阻值為零）；
（3）①見上圖；②5；1.25；
（4）C；
（5）增加一節(jié)干電池（換一個電壓高于3.8V的學生電源）；電壓表換接0～15V的量程．

點評 本題考查了實物電路的連接、電路故障分析、電阻和電功率的計算、實驗設(shè)計等知識點，考查的較為全面，屬于電學實驗的�？純�(nèi)容，一定要牢固掌握．