Question

19．某小組同學用圖甲的電路圖探究歐姆定律，實驗中他們所用的定值電阻分別是5Ω、10Ω、15Ω，電源電壓為4.5V不變．

（1）在探究“導體中的電流跟兩端電壓的關系”時，選用了某一定值電阻，連接電路閉合開關后，移動變阻器的滑片P，當電流表的示數是0.28A時，電壓表的示數如圖乙所示，這時定值電阻兩端的電壓是2.8V．
（2）在探究“導體中的電流跟電阻的關系”時，控制定值電阻兩端電壓3V不變，選用的電阻是5Ω、10Ω、15Ω．把定值電阻由5Ω換成10Ω，閉合開關后，下一步的操作是：將變阻器的滑片P向右（填“左”或“右”）移動，目的是使電阻兩端的電壓保持不變． 若要完成整個實驗，選擇的滑動變阻器的最大阻值至少為7.5Ω．
（3）上述探究結束后，該組同學選擇原來的電源和兩只燈泡L₁“2.5V 0.3A”和L₂“3.8V 0.3A”，設計的電路如圖丙所示，探究“電功率跟電流、電壓的關系”．
①此實驗設計是為了探究電功率與電壓的關系，通過燈的亮度判斷來電功率的大小．
②為了探究電功率與電流的關系，小明認為，利用圖丙電路只要通過移動滑動變阻器，改變電流觀察燈L₁或L₂亮度的變化，即可得出結論．你認為小明做法不合理（選填“合理”或“不合理”），理由是沒有保證燈泡的電壓不變．

Answer 1

分析 （1）根據指針的偏轉角度及電源電壓，確定電壓表的量程、分度值，得出電壓值，計算出電阻；
（2）要探究“導體中的電流跟電阻的關系”，需通過調節(jié)滑動變阻器保持電阻兩端的電壓不變；
根據串分壓的知識，當電阻的阻值最大時，所需滑動變阻器的阻值最大；
（3）燈泡的亮暗與燈泡的發(fā)光功率有關；
要探究電功率和電流的關系，需保持燈泡兩端的電壓不變．

解答 解：（1）由題意知，電源電壓為4.5V，由圖乙知，電壓表的指針偏轉角度很大，所以電壓表選擇的是0～3V的量程，分度值為0.1V，示數為2.8V；
則電阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.8V}{0.28A}$=10Ω；
（2）把定值電阻由5Ω換成10Ω，電阻兩端的電壓變大，所以應增大滑動變阻器的阻值，將滑片向右移動，保持電阻兩端的電壓不變；
電阻的最大阻值為15Ω，根據串分壓的知識，此時所需滑動變阻器的阻值最大；
電路中電流I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3V}{15Ω}$=0.2A；
所以R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{4.5V-3V}{0.2A}$=7.5Ω；
（3）①實驗中通過燈泡的亮暗來判斷燈泡電功率的大��；
②探究電功率與電流的關系，需保持燈泡兩端的電壓不變，當移動滑動變阻器的滑片時，滑動變阻器的阻值改變，燈兩端的電壓也改變，所以不能探究電功率與電流的關系．
故答案為：（1）2.8；（2）右；使電阻兩端的電壓保持不變；7.5；（3）①燈的亮度；②不合理；沒有保證燈泡的電壓不變．

點評 此題是探究導體中的電流和電壓、電阻的關系，考查了電壓表的讀數，注意控制變量法及轉換法在實驗中的應用，其中計算滑動變阻器的最大電阻應是本實驗的難點．