利用所學的知識，完成下面的電學試驗。（一）探究電流與電壓、電阻關係（1）小霞連接瞭如圖*所示的部分實驗電路，請...

問題詳情：

利用所學的知識，完成下面的電學試驗。

（一）探究電流與電壓、電阻關係

（1）小霞連接瞭如圖*所示的部分實驗電路，請用筆畫線代替導線，將電源正確接入電路。

（2）連接好電路，用開關試觸，發現電壓表指針能轉到右側無刻度處，電流表指針幾乎不動。故障原因可能是定值電阻發生　   　（填“短路”或“斷路）。

（3）排除故障後，正確進行實驗，測得三組實驗數據，如上表所示。分析表中數據，可得出結論：在電阻一定時，導體中的電流跟導體兩端的電壓成　   　。

（4）小霞繼續用圖*電路探究電流與電阻的關係。分別接入三個不同阻值的電阻，保持電源電壓6V不變，調節滑動變阻器的滑片，保持電壓表示數不變，記下電流表示數，繪製瞭如圖乙所示圖象並得出結論。

①實驗中小霞選取的滑動變阻器是　   　（填“60Ω 0.5A”“30Ω 1.0A”或“20Ω 1.2A”）。結合所選的滑動變阻器，把三個定值電阻分別接入電路完成實驗，電阻兩端控制不變的電壓最大是　   　V。

②把5Ω和20Ω的電阻分別接入電路，控制電阻兩端的電壓不變，先後兩次滑動變阻器的電功率之比是　   　。

（二）測量額定電流為0.5A小燈泡L1的額定功率

小霞選用了一隻電壓表，一個“6V 3W”的小燈泡L2，設計瞭如圖*所示的實驗電路，其中電源電壓恆為12V，請完成下面實驗步驟：

（1）如圖*所示，圖中a、b處虛線框內，分別為電壓表或開關S2，則在a框內應是　   　

（2）正確選擇元件並連接電路後，閉合開關S、S1，斷開開關S2，調節滑動變阻器滑片，使電壓表示數為　   　V．此時小燈泡L1正常發光。

（3）再閉合開關S、S2，斷開S1，滑動變阻器滑片的位置不變，讀出電壓表示數如圖丁所示，為　   　V。

（4）則小燈泡L1的額定功率為　   　W。

【回答】

（一）（1）如上所示；（2）斷路；（3）正比；（4）①60Ω 0.5A；2.5；②4：1；

（二）（1）電壓表；（2）6；（3）4；（4）2。

【分析】（一）（1）電流表串聯在電路中，開關控制整個電路，電阻與變阻器串聯；、

（2）逐一分析每個選項，找出符合題意的*：

（3）分析表中數據得出結論；

（4）①根據繪製的如圖乙所示圖象得出電阻的電阻；根據電流與電阻的關係時，要控制電阻的電壓不變，根據圖中數據，由串聯電路的規律及歐姆定律得出變阻器連入電阻確定選取的滑動變阻器規格；

根據變阻器允許通過的最大電流為0.5A，結合電流表的小量程，確定電路的最大電流，此時對應的定值電阻最小，由歐姆定律得出電阻兩端控制不變的最大電壓；

②因控制電阻兩端的電壓不變，由歐姆定律知電流與電阻成反比，可知電路的電流之比；

由串聯電壓電壓的規律，變阻器的電壓不變，根據P＝UI，電壓不變時，功率與電流成正比，據此求出先後兩次滑動變阻器的電功率之比；

（二）（1）根據電流應從電壓表正接線柱流入，從負接線柱流出，可知b處不可能是電壓表；

（2）（3）（4）L2上“6V 3W”的字樣，表示這個燈的額定電壓為6V，額定功率為3W，根據P＝UI，燈L2的額定電流為：

I2＝＝＝0.5A，與燈L1的額定電流相同；

因電源電壓為12V，當L1與變阻器的總電壓為6V時，

由串聯電路電壓規律，L2電壓為1V﹣6V＝6V，L2正常發光，故L1也正常發光；

通過開關的轉換（控制變阻器的滑片位置不動），使電壓表測L1的電壓，

因開關轉換時，電路的連接沒有改變，各電阻大小和電壓不變，兩燈仍正常發光，由串聯電路電壓的規律可得出變阻器的電壓，

在第1次*作中，由串聯電路電壓的規律可知L1的額定電壓，根據P＝UI，從而得出L1的額定功率。

【解答】解：

（一）（1）電流表串聯在電路中，開關控制整個電路，電阻與變阻器串聯，如下所示：

（2）若定值電阻短路，用開關試觸，電壓表示數為0，電流表有示數，不符合題意；

若定值電阻斷路，用開關試觸，電流表指針幾乎不動，電壓表串聯在電路中與電源連通測電源電壓，電壓素指針能轉到右側無刻度處，符合題意；

故故障原因可能是定值電阻發生斷路；

（3）分析表中數據，電壓增大為原來的幾倍，通過的電流也增大為原來的幾倍，故可得出結論：在電阻一定時，導體中的電流跟導體兩端的電壓成正比；

（4）①根據繪製的如圖乙所示圖象知，電阻的電阻為：

UV＝IR＝0.1A×20Ω＝﹣﹣﹣0.4×5Ω＝2V；

根據電流與電阻的關係時，要控制電阻的電壓不變，根據圖中數據，電路的最小電流為0.1A，由串聯電路的規律及歐姆定律，變阻器連入電阻：

R滑＝＝＝40Ω，故實驗中小霞選取的滑動變阻器是“60Ω 0.5A；

滑動變阻器是“60Ω 0.5A，可知變阻器允許通過的最大電流為0.5A，小於電流表的小量程，故電路的最大電流為0.5A，此時對應的定值電阻最小，由歐姆定律，

電阻兩端控制不變的電壓最大是：U大＝I大R1＝0.5A×5Ω＝2.5 V；

②把5Ω和20Ω的電阻分別接入電路，控制電阻兩端的電壓不變，由歐姆定律，電流與電阻成反比，故電路的電流之比為：

20Ω：5Ω＝4：1；

由串聯電壓電壓的規律，變阻器的電壓不變，P＝UI，電壓不變時，功率與電流成正比，故先後兩次滑動變阻器的電功率之比是4：1；

（二）測量額定電流為0.5A小燈泡L1的額定功率

實驗步驟：

（1）若b處為電壓表，a處為開關，則a處的開關閉合時，若電壓表能測L1的電壓，則與電壓表相連的上端為電壓表的正接線柱；

閉合S1，因電流從電壓表負接線柱流入了，則電壓表無法測量變阻器的電壓，

故b處不能為電壓表，只能為開關，a框內為電壓表；

（2）正確選擇元件並連接電路後，閉合開關S、S1，斷開開關S2，調節滑動變阻器滑片，使電壓表示數為6V，此時小燈泡L1正常發光。

（3）再閉合開關S、S2，斷開S1，滑動變阻器滑片的位置不變，讀出電壓表示數如圖丁所示，電壓表選用大量程，分度值為0.5V，電壓為4V；

（4）一個“6V 3W”的小燈泡L2，可知L2燈的額定電壓為6V，額定功率為3W，根據P＝UI，燈L2的額定電流為：

I2＝＝＝0.5A，L1與變阻器串聯後再與L2燈串聯，因燈L1的額定電流為0.5A，故當L2正常發光時，L1也正常發光，由串聯電路電壓電壓的規律，此時電壓表示數：UV′＝12V﹣6V＝6V，此時小燈泡L1正常發光，

再閉合開關S、S2，斷開S1，滑動變阻器滑片的位置不變，讀出電壓表示數如圖丁所示，電壓表選用大量程，分度值為0.5V，電壓表示數為 4V；

開關轉換時，電路的連接沒有改變，各電阻大小和電壓不變，兩燈仍正常發光，電壓表測L1與變阻器的總電壓，根據串聯電路電壓的規律，變阻器的電壓：

U變＝12V﹣4V﹣6V＝2V，在第1次*作中，變阻器的電壓為2V，由串聯電路電壓的規律，L1的額定電壓為：

UL1＝6V﹣2V＝4V，

則小燈泡L1的額定功率為：

PL1＝UL1IL1＝4V×0.5A＝2W。

【點評】本題探究電流與電壓、電阻關係，考查電路連接、故障分析、控制變量法、對器材的要求和串聯電路的規律及歐姆定律的運用；同時考查設計方案測額定電流為0.5A小燈泡L1的額定功率的能力，（二）難度較大。

聲明：試題解析著作權屬菁優網所有，未經書

知識點：電流與電壓和電阻的關係

題型：實驗,探究題