Question

【題目】小紅和同學們用“伏安法”測小燈泡正常發光時的電阻，小燈泡額定電壓為3.8V，電源電壓保持9V不變，滑動變阻器規格為“40Ω、1A”，連接電路如圖甲所示。

(1)如圖甲是小紅同學連接的實物電路圖。圖中只有一處連接錯誤，請在錯誤處畫“×”，并用筆畫線代替導線將電路連接正確_________________(注意不能與其它導線交叉)；

(2)改正錯誤后，閉合開關，過了一段時間，燈突然熄滅，電流表、電壓表示數均變為0，則產生的故障可能是_________________(只有燈泡或滑動變阻器發生故障)；

(3)排除故障后，調節滑動變阻器滑片，并繪制出了小燈泡的電流隨電壓變化的圖像如圖乙所示，則燈泡正常發光時的電阻為____________________Ω(保留一位小數)。向右調節滑動變阻器滑片的過程中，小燈泡變化的阻值RL滑動變阻器變化的阻值______________R滑(選填“大于”、“小于”或“等于”)；

(4)小紅又找來10Ω、20Ω、40Ω定值電阻想要繼續探究“電流與電阻的關系”，只將10Ω的定值電阻代替小燈泡連入電路，調節滑動變阻器使定值電阻兩端電壓為U0=4V。接下來斷開開關，取下10Ω的定值電阻，換成20Ω的定值電阻，保持滑動變阻器滑片P位置不變，則閉合開關后，應將滑動變阻器的滑片向_________________(選填“左”或“右”)移動。在用40Ω的定值電阻替換20Ω的定值電阻時，他發現電壓表示數始終不能調為U0。為完成四次探究，小紅設計了如下方案，你認為不可行的一項是_________；

A.如果只更換電源，則更換的電源電壓范圍是4～8V

B.如果只調整電壓表的示數，則應該控制電壓表示數U0的范圍為4.5～9V

C.如果只更換滑動變阻器，則更換的滑動變阻器最大阻值至少為50Ω，允許通過的最大電流至少為0.4A

D.如果只更換定值電阻，則更換的定值電阻阻值范圍是6.67～32Ω

(5)實驗結束后，小紅還想知道所用的滑動變阻器的最大值與銘牌標注是否一致，但是發現電源意外損壞了，于是他找來另一個未知電壓的電源(電壓恒定不變)，并設計了如圖丙所示的電路，請你將他的實驗步驟補充完整(已知定值電阻的阻值為R0)。

①將滑動變阻器滑片P移到最右端，閉合開關，記錄此時電流表示數為I1；

②再將滑動變阻器滑片P移到__________，記錄此時電流表示數為I2；

③滑動變阻器的最大阻值R滑動=__________(用測出的物理量和已知量的字母表示)。

Answer 1

【答案】 滑動變阻器斷路 12.7 小于 左 C 最左端

【解析】

(1)[1]電壓表測小燈泡兩端的電壓，所以電壓表應該和小燈泡并聯，如下圖：

(2)[2]若燈短路，電流表有示數，若燈斷路，電壓表有示數，但題意中電流表和電壓表均無示數，故假設不成立；若滑動變阻器短路，則電流表和電壓表均有示數不符合題意，則電路故障為滑動變阻器斷路。

(3)[3]由圖可知，當小燈泡正常發光時，電流是0.3A，小燈泡正常發光時的電阻為

[4]當小燈泡正常發光時，滑動變阻器的電阻為

由圖可知，當小燈泡的電壓為3V時，電流約為0.25A，此時小燈泡的電阻約為

滑動變阻器的電阻為

則燈的電阻的變化量為

滑動變阻器阻值變化量為

所以滑動變阻器阻值變化量大于小燈泡電阻的阻值變化量。

(4)[5]將定值電阻從10Ω換成20Ω，定值電阻阻值變大，為了保證定值電阻兩端電壓不變，滑動變阻器電阻也要變大，所以滑片應該向左移動。

[6]當定值電阻阻值最大時，滑動變阻器的阻值最大，此時電路中的電流為

所以可以小于0.4A，故C錯誤，C符合題意。

(4)[7]第二步，應該讓定值電阻和滑動變阻器的全部并聯并保證電壓還等于電源電壓，故應該將滑片移動到最左端。

[8]流過定值電阻的電流為

電源電壓為

滑動變阻器的最大阻值為