Question

9．小明用圖甲所示的電路探究“電阻中的電流跟兩端電壓的關系”，圖乙是小明未完成連接的實驗電路，用兩節(jié)干電池作電源．

（1）若要求滑動變阻器滑片向左移動時，電流表示數(shù)增大．請用筆畫線代替導線，完成圖乙中實驗電路的連接．
（2）小明按要求正確連接電路后，閉合開關，發(fā)現(xiàn)電壓表指針偏轉到滿刻度的位置．其原因可能是
電阻R處斷路（或滑動變阻器的阻值為零）．（寫出一個）
（3）小明在實驗中通過調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片，測出通過電阻R的不同電流和對應的電壓值，如下表所示．

序號	1	2	3	4	5
U/V	0.5	1.0	1.6	1.9	2.5
I/A	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5

①請根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖丙中畫出電阻R的U-I關系圖象．
②小明在實驗中所用電阻R的阻值為5Ω；當通過的電流為0.5A時，電阻R消耗的電功率為1.25W．
（4）小明在測得第5組數(shù)據(jù)后，未做其他操作就直接將電阻R換成10Ω的定值電阻，準備探究“電路中電流與電阻的關系”，接通電路后電流表的示數(shù)可能是C．
A．0.5A  B．0.25A  C．0.28A  D．0.15A
（5）如果將實驗電路中的電阻R更換成一個額定電壓為3.8V、阻值約為10Ω的小燈泡后，要進行“測量小燈泡的額定電功率”的實驗，則對實驗電路還必須進行怎樣的改動：增加一節(jié)干電池（換一個電壓高于3.8V的學生電源）電壓表換接0～15V的量程．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電源的電壓確定電壓表的量程且與電阻并聯(lián)，滑動變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中，滑片向左移動時，電流表示數(shù)增大，說明接入電路中的電阻變小，即左下方接線柱必須接入電路中；
（2）電壓表指針偏轉到滿刻度的位置說明電壓表并聯(lián)在電源的兩端測電源的電壓，據(jù)此分析可能的原因；
（3）①由描點法可得出U-I圖象，即在坐標上找到每組電流、電阻值對應的點，然后用線連點即可；
②由圖象可知，電壓與電流成正比，由表中數(shù)據(jù)找出電壓與對應的電流，由歐姆定律可求出導體電阻；根據(jù)P=UI求出當通過的電流為0.5A時電阻R消耗的電功率．
（4）將電阻R=5Ω換成10Ω的定值電阻時，電路中的總電阻變大，電路中的電流應小于0.5A，定值電阻兩端的電壓應大于2.5V，根據(jù)歐姆定律求出此時電路中的電流，即可找出正確答案；
（5）額定電功率是小燈泡在額定電壓下的實際功率，所以小燈泡兩端的電壓必須達到它的額定電壓．

解答 解：（1）電源是由兩節(jié)干電池串聯(lián)組成的，電壓為3V，則電壓表的量程為0～3V，且與R并聯(lián)；
滑動變阻器的左下方接線柱與電阻R串聯(lián)時，滑片左移，電流表的示數(shù)增大，如下圖所示：

（2）電壓表指針偏轉到滿刻度的位置說明電壓表并聯(lián)在電源的兩端測電源的電壓，可能是電壓表并聯(lián)的部分斷路即電阻R斷路，也可能是此時滑動變阻器接入電路的電阻為0；
（3）①找出每組數(shù)據(jù)對應的點，然后用平滑的線把點連起來，如圖所示；

②由圖知，當U=0.5V時，I=0.1A，則
定值電阻的阻值R=$\frac{U}{I}$=$\frac{0.5V}{0.1A}$=5Ω；
當通過的電流I=0.5A時，兩端的電壓U=2.5V，則
電阻R消耗的電功率P=UI=2.5V×0.5A=1.25W；
（4）將電阻R=5Ω換成10Ω的定值電阻時，電路中的總電阻變大，
由I=$\frac{U}{R}$可知，電路中的電流應小于0.5A，
因串聯(lián)電路中電阻越大分得的電壓越大，即定值電阻兩端的電壓應大于2.5V，
此時電路中的電流應大于I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，
由選項可知，C符合；
（5）測一個額定電壓為3.8V、阻值約為10Ω的小燈泡的額定功率，小燈泡兩端的電壓必須能達到3.8V，因此電源必須增加一節(jié)干電池，此時電源電壓成了1.5V×3=4.5V，電壓表的量程也應選擇0～15V．
故答案為：（1）電路連線見解答；
（2）電阻R處斷路（或滑動變阻器的阻值為零）；
（3）①圖象見解答；②5；1.25；
（4）C；
（5）增加一節(jié)干電池（換一個電壓高于3.8V的學生電源）；電壓表換接0～15V的量程．

點評 本題考查了電表量程的選擇、連接實物電路圖、實驗數(shù)據(jù)分析、實驗設計等，連接實物電路圖時，要注意電表量程的選擇與滑動變阻器的接法．