Question

13．小強(qiáng)和小明用如圖所示的器材測(cè)定小燈泡的電阻，已知電源電壓為6V且保持不變．

（1）請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線，幫他完成電路的連接．（要求滑動(dòng)變阻器滑片向右移動(dòng)時(shí)，小燈泡變暗）．
（2）電路連接無(wú)誤后，閉合開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)燈泡不發(fā)光，電流表指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，電壓表指針有偏轉(zhuǎn)，請(qǐng)幫她找出故障的原因（填下列故障原因的代號(hào)）C．
A．小燈泡短路   B．電源接觸不良 C．小燈泡斷路  D．電流表內(nèi)部短路
（3）排除故障后閉合開(kāi)關(guān)，電流表和電壓表的示數(shù)如圖乙所示，則此時(shí)小燈泡的電阻為3.3Ω．
（4）在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，小明提出利用此裝置探究電流與電阻的關(guān)系，于是他取用阻值分別為5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的電阻代替燈泡繼續(xù)探究．
①實(shí)驗(yàn)中他多次改變R的阻值，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，使電壓表示數(shù)保持不變，記下電流表的示數(shù)，得到如圖丙所示的電流I隨電阻R變化的圖象．由圖象可以得出結(jié)論：電壓一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流與電阻成反比；
②實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，小明用5Ω的電阻做完實(shí)驗(yàn)后，接下來(lái)的操作是斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，取下5Ω的電阻，然后將10Ω的電阻接入電路，閉合開(kāi)關(guān)，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片P向右（選填“左”或“右”），使電壓表示數(shù)為2.5V時(shí)，讀出電流表的示數(shù)．
③為完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)探究，選取滑動(dòng)變阻器的最大阻值應(yīng)不小于20Ω．

Answer 1

分析 （1）伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)中，電壓表與燈泡并聯(lián)測(cè)燈泡電壓，電壓表的量程由電源電壓來(lái)確定；
滑動(dòng)變阻器有4個(gè)接線柱，選擇一上一下串聯(lián)在電路中．
（2）電流表指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，電路斷路，電壓表有偏轉(zhuǎn)，電壓表與電源接通，燈泡斷路．
（3）電壓表和電流表的讀數(shù)：首先確定使用的量程，然后確定每一個(gè)大格和每一個(gè)小格代表的示數(shù)．
知道電壓和電流，根據(jù)R=$\frac{U}{I}$計(jì)算燈泡電阻．
（4）①分析圖丙中圖象，曲線上每一點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電流和電阻的乘積相等，據(jù)此得出結(jié)論；
②將5Ω的電阻更換為10Ω的電阻接入電路后，應(yīng)減小滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻，使電壓表的示數(shù)達(dá)到原來(lái)的示數(shù)不變；
③由圖3找出實(shí)驗(yàn)時(shí)電路的最小電流，由串聯(lián)電路的特點(diǎn)及歐姆定律求出此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，據(jù)此確定滑動(dòng)變阻器的最大阻值．

解答 解：（1）電源電壓為6V，電壓表與燈泡并聯(lián)，因電路中串聯(lián)著滑動(dòng)變阻器，所以電壓表選擇0～3V，
滑動(dòng)變阻器已經(jīng)選定了下面接線柱，任意選擇上面一個(gè)接線柱串聯(lián)在電路中，如圖：
（2）A、燈泡短路，電路中電阻減小，電流增大，電流表示數(shù)增大，電壓表測(cè)導(dǎo)線電壓，示數(shù)為0．不符合題意．
B、電源接觸不良，電路斷路，電流表和電壓表都無(wú)示數(shù)，不符合題意．
C、燈泡斷路，電路斷路，電流表無(wú)示數(shù)，電壓表串聯(lián)在電路中，測(cè)電源電壓有示數(shù)．符合題意．
D、電流表內(nèi)部斷路，電路斷路，電流表無(wú)示數(shù)，電壓表在斷路中，無(wú)法測(cè)電壓示數(shù)為0．不符合題意．
（3）由實(shí)物圖知，電壓表選擇0～3V量程，分度值為0.1V，電壓為1V，電流表選擇0～0.6A量程，分度值為0.02A，電流為0.3A，則電阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{1V}{0.3A}$≈3.3Ω．
（4）①分析圖丙圖象，曲線上每點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電流和電阻的乘積都等于2.5V，由此得出結(jié)論：電壓一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流與電阻成反比；
②小明用5Ω的電阻做完實(shí)驗(yàn)后，應(yīng)先斷開(kāi)開(kāi)關(guān)；將5Ω的電阻更換為10Ω的電阻接入電路后，與電壓表并聯(lián)的電路兩端電壓增大，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片性有移動(dòng)增大接入電路中的電阻，使電壓的示數(shù)減小到2.5V；
（3）由圖丙知，電路的最小電流I=0.1A，電路中總阻值為25Ω，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值最大，定值電阻的最小阻值為5Ω，
滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值：
R_滑=25Ω-5Ω=20Ω．
故答案為：（1）實(shí)物電路如上圖：
（2）C；（3）3.3；（4）①在電壓一定時(shí)，電流與電阻成反比；②斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，取下5Ω的電阻；右；2.5；③20．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了滑動(dòng)變阻器的作用，電壓表、電流表的讀數(shù)，電阻的計(jì)算，難點(diǎn)是根據(jù)“電流表指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，電壓表指針有偏轉(zhuǎn)”判斷出電路中通路情況．