【題目】小軍用如圖所示的電路探究“通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端電壓的關(guān)系”.

(1)小軍連接的電路有一處錯誤,請只改動一根導(dǎo)線,使電路連接正確(在應(yīng)改動的導(dǎo)線上打“×”,用筆畫線代替導(dǎo)線畫出正確的接法)

(2)小軍改正錯誤后,在開關(guān)閉合前,滑動變阻器的滑片應(yīng)放在最 (選填“右”或“左”)端.開關(guān)閉合后,發(fā)現(xiàn)電壓表無示數(shù),電流表有示數(shù),電路可能的故障是

(3)圖乙時他解決故障后某次實驗的電流表和電壓表示數(shù),則小軍選擇的定值電阻是 Ω.若使電壓表的示數(shù)變大,小軍應(yīng)將滑動變阻器的滑片向 (選填“左”或“右”)移動.

(4)小軍進行了多次實驗后,繪制了定值電阻的電流隨電壓變化的圖象(如圖丙所示).正確的圖象是 (選填“A”或“B”).

(5)小軍看到實驗桌上有一個額定電壓為U的小燈泡,他想挑戰(zhàn)只用一只電流表測量該小燈泡的額定功率.小軍又找來一個已知阻值的定值電阻R0和兩個開關(guān)S1,S2,設(shè)計了如圖所示的電路圖,請補全小軍的實驗步驟.

①只閉合開關(guān)S和 (選填“S1”或“S2”),調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片,使電流表的示數(shù)為 ;

②只閉合開關(guān)S和 (選填“S1”或“S2”),保持滑動變阻器的滑片位置不變,讀出此時電流表的示數(shù)為I;

③則小燈泡的額定功率的表達式為:P額= (用字母表示).

(6)小軍又想探究“通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體電阻的關(guān)系”.他利用如圖戍所示的電路圖,選擇三個阻值分別為5Ω、10Ω、20Ω的定值電阻.規(guī)格為“10Ω 1A”的滑動變阻器.若他想三次實驗中控制電壓表的示數(shù)為2V不變,則電源電壓的選取范圍是2V~ V.

【答案】(1)如圖所示;

(2)左 電阻R短路;

(3)10; 右;

(4)A

(5)①S2;; ②S1;③U×(I﹣);

(6)3

【解析】

試題分析:(1)電壓表應(yīng)并聯(lián)在定值阻的兩端;

(2)開關(guān)閉合前,應(yīng)將滑片移至最大阻值處;電流表有示數(shù),應(yīng)排除斷路,電壓表無示數(shù),故障可能是與電壓表并聯(lián)的電路短路;

(3)認清電流表、電壓表的小量程的分度值讀數(shù),根據(jù)歐姆定律求電阻大;

(4)電阻不變,電流與電壓成正比

(5)根據(jù)并聯(lián)電路電壓相等的特點判斷燈泡正常發(fā)光時電流表的示數(shù),根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點得出燈泡發(fā)光時的電流值,得出電功率的表達式;

(6)根據(jù)最大的定值電阻來計算最大電壓值.

解:(1)圖中電壓表并聯(lián)在燈泡與滑動變阻器的兩端了,應(yīng)將電壓表并聯(lián)在燈泡的兩端,這樣才能完成探究實驗,改正后的實物圖如圖所示;

(2)圖中滑動變阻器滑片右邊的電阻絲連入電路,為保護電路元件的安全,應(yīng)將滑片移至最左端,使其接入電路的阻值最大;

開關(guān)閉合后,電流表有示數(shù),說明電路中沒有斷路故障;電壓表無示數(shù),則可能是與電壓表并聯(lián)的電阻R短路;

(3)由圖乙知,電流表的量程為0~0.6A,分度值為0.02A,示數(shù)為0.24A;電壓表的量程為0~3V,分度值為0.1V,示數(shù)為2.4V;

所以定值電阻R==10Ω;

要使電壓表的示數(shù)變大,根據(jù)串聯(lián)電路電壓的特點可知,應(yīng)減小滑動變阻器的電壓;由分壓原理可知,應(yīng)減小滑動變阻器接入電路的阻值,故應(yīng)將滑片向右滑動;

(4)由于電阻R是定值電阻,所以,其電流與電壓成正比,故選A;

(5)①首先只閉合S和S2,定值電阻與燈泡并聯(lián)后與變阻器串聯(lián),此時電流表測量通過定值電阻R0的電流;

當燈泡正常發(fā)光時,由于并聯(lián)電路各支路兩端電壓相等,則定值電阻兩端電壓也為U;

所以,此時通過定值電阻R0的電流為I0=,即當電流表示數(shù)為為時,燈泡一定正常發(fā)光;

所以,只閉合S和S2,調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片,使電流表的示數(shù)為;

②只閉合S和S1,電路仍然是定值電阻與燈泡并聯(lián)后與變阻器串聯(lián),但此時電流表測量干路電流I,由于滑動變阻器的滑片位置不變,R0和燈兩端的電壓不變,燈泡仍正常發(fā)光,通過定值電阻的電流不變,根據(jù)并聯(lián)電路的特點,此時燈正常發(fā)光的電流:I=I﹣I0=I﹣,則燈泡的額定功率P=UI=U×(I﹣);

(6)定值電阻兩端的電壓始終為2V不變,當用20Ω定值電阻做實驗時,滑動變阻器接入電路的阻值最大為10Ω時,此時滑動變阻器兩端的電壓最大,電源電壓即為最大值.根據(jù)分壓原理有:,所以滑動變阻器的電壓U=×UR=×2V=1V,則電源電壓的最大值為:U總大=1V+2V=3V.

由上分析知,電源電壓的范圍是2V~3V之間.

故答案為:

(1)如圖所示;

(2)左 電阻R短路;

(3)10; 右;

(4)A

(5)①S2;; ②S1;③U×(I﹣);

(6)3.

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