Question

【題目】小明在實(shí)驗(yàn)室探究電學(xué)實(shí)驗(yàn)，有如下器材：電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)、電源電壓恒為4.5V）定值電阻分別為5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω、小燈泡額定電壓為2.5V、導(dǎo)線若干。

在探究“電流與電阻的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中：

①小明設(shè)計(jì)了如圖甲所示電路，請(qǐng)你幫他將圖乙所示的實(shí)物圖連接完整。

（______）

②閉合開(kāi)關(guān)前，要將滑動(dòng)變阻器滑片移至______選填“A”或“B“端。

③閉合開(kāi)關(guān)，無(wú)論如何移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，電流表有示數(shù)，電壓表示數(shù)為零，此時(shí)電路出現(xiàn)的故障可能是___。

④小明排除故障后繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，先將5Ω的電阻接入電路，閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，直到電壓表示數(shù)為2.5V，記下電流表示數(shù)；斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，把5歐電阻換為10歐的電阻，再閉合開(kāi)關(guān)，應(yīng)向______選填“A”或“B“端移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，才能使電壓表示數(shù)仍為2.5V，同時(shí)再記下電流表的示數(shù)。

⑤為確保所給的5個(gè)定值電阻接入電路后都能正常進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，那么，應(yīng)該選取最大阻值不小于_____Ω的滑動(dòng)變阻器。

完成以上實(shí)驗(yàn)后，小明將定值電阻換成小燈泡，想要測(cè)量它的額定電功率。在不損壞小燈泡的情況下，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，記錄多組小燈泡兩端的電壓值及對(duì)應(yīng)的電流值，根據(jù)這些數(shù)據(jù)繪制出了小燈泡的“I--U”關(guān)系圖象如圖丙所示。分析圖象可知，小燈泡正常工作時(shí)燈絲電阻為_____Ω，小燈泡的額定功率是______W，從圖象還可以看出，小燈泡燈絲的電阻是隨______升高而增大。

Answer 1

【答案】 A 電阻短路 A 20 10 0.625 溫度

【解析】

（1）①根據(jù)電路連接實(shí)物圖；連接過(guò)程中，開(kāi)關(guān)應(yīng)斷開(kāi)

②閉合開(kāi)關(guān)前，應(yīng)將滑片移至最大阻值處；

③若電流表幾乎無(wú)示數(shù)，電壓表示數(shù)等于電源電壓，則可能是因?yàn)榕c電壓表并聯(lián)的電路斷路造成；

④根據(jù)串聯(lián)電路分壓的知識(shí)判斷滑片移動(dòng)的方向；

⑤根據(jù)串聯(lián)電路分壓的特點(diǎn)判斷定值電阻阻值與滑動(dòng)變阻器接入電路阻值的關(guān)系，據(jù)此判斷；

(2）已知燈泡額定電壓下的電流，根據(jù)R=計(jì)算電阻，由P=UI計(jì)算小燈泡的額定功率，從電阻大小的影響因素分析電阻變化的原因．

(1)在探究“電流與電壓的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中：

①根據(jù)圖甲連接圖乙，將電壓表與電阻并聯(lián)，電流表串聯(lián)在電路中，滑動(dòng)變阻器串聯(lián)在電路中，已接了下面一個(gè)接線柱，可再接上面任意一個(gè)接線柱，如圖所示：

②由圖知，滑動(dòng)變阻器的下面接了右端的B接線柱，所以閉合開(kāi)關(guān)前，要將滑動(dòng)變阻器滑片移至A端，使其阻值最大；

③閉合開(kāi)關(guān)S，無(wú)論如何移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P，發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)幾乎為零，電壓表示數(shù)約為3V，此時(shí)，電路出現(xiàn)的故障可能是R處斷路；

④小明先將R﹦5Ω的電阻接入，閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，直到電壓表示數(shù)為2.5V，記下電流表示數(shù)；接著在滑動(dòng)變阻器的滑片位置不變，把R換為10Ω的電阻時(shí)，應(yīng)向A方向移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P，才能使電壓表示數(shù)為2.5V，同時(shí)記下電流表的示數(shù)；
⑤由圖示電路圖可知，電源電壓為1.5V×3=4.5V，電阻兩端電壓為U=0.5A×5Ω=2.5V，滑動(dòng)變阻器兩端電壓為：U滑=U-UR=4.5-2.5V=2V，由串聯(lián)電路電流I處處相等，定值電阻與滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值之比：====，則R滑=R，使所給的5個(gè)定值電阻“5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω”分別接入電路中都能正常進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，當(dāng)定值電阻為25Ω時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值最大，為：R滑最大=R=×25Ω=20Ω，則應(yīng)該選取至少標(biāo)有20Ω的滑動(dòng)變阻器；

(3)由圖象知：燈絲在2.5V時(shí)的電流為0.25A，

所以小燈泡正常工作時(shí)燈絲電阻為R===10Ω.

小燈泡的額定功率是:P=UI==0.625W,

由圖象可知，隨電壓增大，燈泡電流增大，但電壓增大的快，由歐姆定律可知，隨電壓增大，燈泡電阻變大。原因是燈絲的電阻發(fā)生變化，是因?yàn)殡娮桦S燈絲溫度的升高而增大。