Question

【題目】小宇和同學們在“探究電流與電阻關系”的實驗中，所用的器材有：三節新干電池，“5Ω、10Ω、15Ω、20Ω”的電阻各一個，滑動變阻器一個，電流表使用0∽0.6A的量程，電壓表使用0∽3V的量程，開關和導線若干，請你和他一起完成下列實驗：
（1）小宇連成如圖甲所示的電路，同組的小紅發現電路連接有一處錯誤，請在錯誤的導線上劃“×”，并畫出正確的連線．
（2）實驗中，控制定值電阻兩端的電壓為2v不變，當小宇用20Ω的定值電阻替換了15Ω的定值電阻后，繼續進行實驗，無論怎樣移動滑動變阻器的滑片，電壓表的示數都無法降低到2v，原因是 ．
（3）小宇在實驗時，用額定電壓為“2.5V“的小燈泡L1替換定值電阻，想測量L1的額定功率，可電壓表壞了，老師又給他提供了一個標有“2.5V 1.25W“的小燈泡L2和兩個開關S1、S2 ， 他設計了如圖乙所示的電路圖，同樣完成了實驗，請你將下列實驗過程補充完整：
①閉合開關S和S2、斷開S1 ， 調節滑動變阻器的滑片，使電流表示數為A；
②（填“S1、S2、S3的通斷情況）．保持滑動變阻器的滑片位置不變，記錄電流表的示數為I；
③小燈泡L1額定功率的表達式P額= ．
（4）若只將小燈泡換成電磁鐵，滑片向左移動時，電磁鐵吸引大頭針的數量將（選填“增多”、“減小”或“不變”）．

Answer 1

【答案】
（1）解：由圖乙可知，電壓表一端接在電阻的左接線柱，另一端接在了滑動變阻器的滑片上，所以電壓表測量定值電阻和變阻器滑片以左電阻絲兩端的總電壓，因電壓表內阻很大，無論怎樣移動滑片，電流始終通過變阻器所有的電阻絲，滑片不起作用，滑動變阻器連接錯誤，應按一上一下的原則將變阻器連入電路中，應把電壓表并聯在定值電阻的兩端，正確的連接如下圖所示：

（2）滑動變阻器的最大阻值小于25Ω
（3）0.5；閉合開關S、S1、斷開開關S2；2.5V×（I﹣0.5A）
（4）減小
【解析】解：（2）電壓電壓為4.5V，電壓表示數為2V保持不變，所以變阻器應分去4.5V﹣2V=2.5V的電壓，變阻器分得的電壓是定值電阻電壓的 ，根據分壓原理，變阻器的電阻大小至少為 ×20Ω=25Ω，電壓表的示數無法降低到2V的原因是滑動變阻器的最大阻值小于25Ω；（3）由電路圖可知：①當開關S、S2閉合，斷開S1時，調節滑動變阻器的滑片，使電流表示數I2= =0.5A，此時L2的電壓為2.5V，根據并聯電路電壓的規律，燈L1也正常發光；②保持滑片的位置不變，閉合開關S、S1 ， 斷開S2時，兩燈泡仍并聯，電流表測干路電流I；③因并聯電路中干路電流等于各支路電流之和，所以，通過L1的電流I1=I﹣I2=I﹣0.5A，因并聯電路中各支路兩端的電壓相等，所以，L1額定功率P額=UI1=2.5V×（I﹣0.5A）；（4）影響電磁鐵磁性強弱的因素是線卷的匝數和電流大小，當滑片向左移動時，變阻器連入電路中電阻變大，電流變小，電磁鐵磁性減弱，所以電磁鐵吸引大頭針的數量將減小．所以答案是：（1）如上圖所示；（2）滑動變阻器的最大阻值小于25Ω；（3）①0.5；②閉合開關S、S1 ， 斷開S2；③2.5V×（I﹣0.5A）；（4）減小．
【考點精析】關于本題考查的影響電磁鐵磁性的因素和歐姆定律及其應用，需要了解電磁鐵的特點：①磁性的有無可由電流的通斷來控制；②磁性的強弱可由改變電流大小和線圈的匝數來調節；③磁極可由電流方向來改變；歐姆定律的應用： ① 同一個電阻，阻值不變，與電流和電壓無關 但加在這個電阻兩端的電壓增大時，通過的電流也增大．（R=U/I） ② 當電壓不變時，電阻越大，則通過的電流就越小．（I=U/R） ③ 當電流一定時，電阻越大，則電阻兩端的電壓就越大．（U=IR）才能得出正確答案．