Question

7．小明同學利用下面的電路圖來研究影響電流大小的因素，其中電源電壓為6伏．
（1）電路連接好后，如圖a，閉合開關(guān)K，發(fā)現(xiàn)電壓表有示數(shù)，電流表無示數(shù)，請分析可能的原因是C
A．滑動變阻器斷路 B．滑動變阻器短路 C．燈泡斷路 D．電壓表斷路

（2）小明同學對電路連接情況進行檢查并排除故障后，移動滑片，測得一些電流與電壓的值并繪成圖象如圖b所示，請分析電流與電壓不成正比的原因燈絲電阻隨溫度的升高而變大．
經(jīng)查閱資料，電流過大時，燈絲容易熔斷．根據(jù)以上分析，在使用白熾燈時，燈泡的燈絲在剛開燈時（填“剛開燈時”或“開燈一段時間后”）容易燒斷．
（3）小明同學對探究意猶未盡，他決定把小燈泡換成由鎳鉻合金絲繞成的定值電阻來探究電流與電阻的關(guān)系，如圖甲所示，已知電源電壓為6V且保持不變，實驗用到的電阻阻值為5歐、10歐、20歐．換用不同阻值的電阻時得到如圖乙所示的電流I隨電阻R變化的圖象，小明用5Ω的電阻做完實驗后，然后將10Ω的電阻接入電路，閉合開關(guān)，電壓表的示數(shù)將會變大（選填“變大”、“變小”或“不變”），此時應該向左（選填“左”或“右”）移動滑動變阻器的滑片，使電壓表示數(shù)為2.0V，然后讀出電流表的示數(shù)．

（4）實驗室提供了三個不同規(guī)格的滑動變阻器A“100Ω0.1A”、B“30Ω2A”、C“50Ω1A”要完成整個實驗，應該選取滑動變阻器C（填序號），不選另外兩個滑動變阻器的原因分別是：
①最大阻值小于40Ω
②變阻器允許通過的最大電流小于0.4A．

Answer 1

分析 （1）逐一分析每個選項，找出符合題意的答案；
（2）燈絲電阻隨溫度的升高而變大；溫度越低燈絲的電阻越�。�
（3）根據(jù)控制變量法，研究電流與電阻的關(guān)系時，需控制定值電阻的電壓相同，當換上大電阻時，根據(jù)分壓原理確定電壓表示數(shù)的變化，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律結(jié)合分壓原理確定滑片移動的方向；
（4）研究電流與電阻的關(guān)系時，要保持電壓不變，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律求出求出變阻器分得的電壓，根據(jù)分壓原理求出變阻器連入電路中的電阻，結(jié)合允許通過的最大電流因素，從而確定選用的滑動變阻器的規(guī)格．

解答 解：（1）A．若滑動變阻器斷路，電路為斷路，兩表均無示數(shù)，不符合題意；
B．若滑動變阻器短路，電壓表測電源電壓，示數(shù)為6V，電流表示數(shù)較大，不符合題意；
C．若燈泡斷路，電壓表串聯(lián)在電路中，因電壓表內(nèi)阻很大，電流表示數(shù)幾乎為0，電壓表與電源連通，電壓表示數(shù)接近電源電壓；符合題意；
D．若電壓表斷路，則電壓表無示數(shù)，電流表有示數(shù)，不符合題意；
故選C；
（2）因燈絲的電阻隨溫度的升高而變大不是一個定值，根據(jù)U=IR，電流與電壓不成正比；
剛開燈時，燈絲的溫度低，電阻小，由歐姆定律，通過的電流較大，易不符合題意；
（3）由如圖乙所示的電流I隨電阻R變化的圖象，根據(jù)歐姆定律，電壓表示數(shù)：
U=IR=0.4A×5Ω=2.0V保持不變，
根據(jù)串聯(lián)分壓原理可知，將定值電阻由5Ω改接成10Ω的電阻，電阻增大，其分得的電壓增大；
探究電流與電阻的實驗中應控制電壓不變，應保持電阻兩端的電壓不變，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律可知應增大滑動變阻器分得的電壓，由分壓原理，應增大滑動變阻器連入電路中的電阻，所以滑片應向左端移動，使電壓表的示數(shù)為2V；
電源電壓為6V保持不變，定制電阻兩端的控制電壓恒為2.0V，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，變阻器分得的電壓：
U_滑=U-U_表=6V-2V=4V，即變阻器分得的電壓為定值電阻電壓的$\frac{4V}{2V}$=2倍，當20Ω的定值電阻接入電路時，變阻器連入電路中的電阻為：
R_滑=2×20Ω=40Ω，即變阻器的最大電阻至少為40Ω，只有A、C可選用，
但A變阻器允許通過的最大電流小于圖乙中的電流0.4A，故只能選用“50Ω1A”的滑動變阻器，即選用C．
故答案為：（1）C；（2）燈絲電阻隨溫度的升高而變大；（3）變大；左；2.0；（4）①最大阻值小于40Ω；②變阻器允許通過的最大電流小于0.4A．

點評 本題探究電流與電阻的關(guān)系，考查故障分析、影響電阻大小的因素和應用、操作過程及對器材的要求．