Question

7．探究通過導體的電流與電壓、電阻的關(guān)系實驗．

（1）如圖甲所示，用筆畫線代替導線，將實驗電路連接完整，使滑動變阻器接入電路的阻值最大；
（2）小明正確、規(guī)范完成連接后，閉合開關(guān)，將滑動變阻器滑片從一端調(diào)節(jié)到另一端，并得到多組電流、電壓值（如表格），當電流表示數(shù)為0.5A時電壓表示數(shù)如圖乙所示，其值為2.5V．根據(jù)表格數(shù)據(jù)分析可得出結(jié)論：在電阻一定時，導體中的電流與導體兩端的電壓成正比；

實驗次數(shù)	1	2	3	4	5
電壓U/V	1.0	1.5	2.0		3.0
電流I/A	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6

（3）小明進一步分析表格中數(shù)據(jù)很快求出了電源電壓為3V，滑動變阻器最大阻值為10Ω；
（4）小明將原電路中滑動變阻器換成標有“20Ω 2A”另一滑動變阻器，繼續(xù)探究電流與電阻關(guān)系，實驗中始終保持電壓表示數(shù)為2V，則所選用的定值電阻阻值不能超過40Ω；
（5）將圖甲電路中定值電阻換成額定電壓為2.5V的小燈泡，進行多次實驗后畫出了燈泡的U-I圖象如圖丙所示，則該燈泡的額定功率為0.625W；若把這樣的兩只相同的燈泡串聯(lián)起來接到電壓為3V的電源兩端，則兩燈消耗的總功率為0.6W．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)題目要求，將滑動變阻器連入電路中；
（2）由圖示電壓表確定電壓表量程與分度值，讀出電壓表示數(shù)．橫向比較表中數(shù)據(jù)，得出電流與電壓的關(guān)系；
（3）根據(jù)題目條件，閉合開關(guān)前，變阻器連入電路中的電阻最大，滑片從阻值最大處移動到最左端，變阻器連入電路中的阻值減小為0，結(jié)合表中數(shù)據(jù)，可得出電源電壓的大小，根據(jù)串聯(lián)電路的特點和歐姆定律求出變阻器的最大阻值；
（4）根據(jù)串聯(lián)電路電壓的特點和分壓原理計算出最大電阻值．
（5）由圖丙找出額定電壓下的電流大小，根據(jù)P_額=U_額I_額求燈的額定功率；根據(jù)分壓原理，求出每個燈的實際電壓，由圖象讀出實際電壓下的電流值，利用P_實=2U_實I_實即可求兩燈消耗的總功率．

解答 解：（1）由圖甲所示電路圖可知，滑動變阻器接左下接線柱時，滑動變阻器接入電路的阻值最大，電路圖如下圖所示．

（2）由圖乙所示電壓表可知，電壓表量程是0～3V，分度值是0.1V，電壓表示數(shù)是2.5V．
由表格數(shù)據(jù)可知：電壓增大為原來的幾倍，則電流液隨之增大為原來的幾倍，所以可以得出的結(jié)論是：在電阻一定時，導體中的電流與導體兩端的電壓成正比；
（3）由上面的分析結(jié)合表中數(shù)據(jù)，變阻器全部電阻連入電路中時，U₁=1.0V，I₁=0.2A；當變阻器連入電路中的電阻為0時，電壓表示數(shù)為3V，即為電源電壓U；
在第1次實驗中，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的特點，變阻器的電壓U_滑=3V-1V=2V，通過其的電流大小即電流表的示數(shù)
I₁=0.2A，所以，變阻器的最大阻值R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{1}}=\frac{2V}{0.2A}$=10Ω；
（4）探究電流與電阻關(guān)系，實驗中始終保持電壓表示數(shù)為2V，變阻器分得的電壓為3V-1V=1V，定值電阻電壓為變阻器電壓的2倍，根據(jù)分壓原理，定值電阻為變阻器電阻的2倍，因變阻器的大阻值為20Ω，所以定值電阻的最大阻值R_定=2×20Ω=40Ω，即定值電阻的最大值不能大于40Ω；
（5）由圖象可知電壓為2.5V時，通過燈泡的電流為0.25A，額定功率P_額=U_額I_額=2.5V×0.25A=0.625W；
當兩個同樣燈泡串聯(lián)時接到電壓為3V的電源兩端，根據(jù)分壓原理，每個燈泡電壓為U_實=1.5V，由圖象可知電壓為1.5V時，通過燈泡的電流為I_實=0.2A，兩燈消耗的總功率P_實=2U_實I_實=2×1.5V×0.2A=0.6W；
故答案為：（1）如上圖所示；
（2）2.5；在電阻一定時，導體中的電流與導體兩端的電壓成正比；
（3）3；10；
（4）40；
（5）0.625；0.6．

點評 本題探究通過導體的電流與電壓、電阻的關(guān)系，考查電路的連接、對器材的要求、控制變量法、串聯(lián)電路特點和歐姆定律的運用及根據(jù)數(shù)據(jù)歸納總結(jié)結(jié)論的能力，并涉及額定電功率和實際功率的計算，綜合性較強，有一定難度．