利用所学的知识，完成下面的电学试验。（一）探究电流与电压、电阻关系（1）小霞连接了如图*所示的部分实验电路，请...

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利用所学的知识，完成下面的电学试验。

（一）探究电流与电压、电阻关系

（1）小霞连接了如图*所示的部分实验电路，请用笔画线代替导线，将电源正确接入电路。

（2）连接好电路，用开关试触，发现电压表指针能转到右侧无刻度处，电流表指针几乎不动。故障原因可能是定值电阻发生　   　（填“短路”或“断路）。

（3）排除故障后，正确进行实验，测得三组实验数据，如上表所示。分析表中数据，可得出结论：在电阻一定时，导体中的电流跟导体两端的电压成　   　。

（4）小霞继续用图*电路探究电流与电阻的关系。分别接入三个不同阻值的电阻，保持电源电压6V不变，调节滑动变阻器的滑片，保持电压表示数不变，记下电流表示数，绘制了如图乙所示图象并得出结论。

①实验中小霞选取的滑动变阻器是　   　（填“60Ω 0.5A”“30Ω 1.0A”或“20Ω 1.2A”）。结合所选的滑动变阻器，把三个定值电阻分别接入电路完成实验，电阻两端控制不变的电压最大是　   　V。

②把5Ω和20Ω的电阻分别接入电路，控制电阻两端的电压不变，先后两次滑动变阻器的电功率之比是　   　。

（二）测量额定电流为0.5A小灯泡L1的额定功率

小霞选用了一只电压表，一个“6V 3W”的小灯泡L2，设计了如图*所示的实验电路，其中电源电压恒为12V，请完成下面实验步骤：

（1）如图*所示，图中a、b处虚线框内，分别为电压表或开关S2，则在a框内应是　   　

（2）正确选择元件并连接电路后，闭合开关S、S1，断开开关S2，调节滑动变阻器滑片，使电压表示数为　   　V．此时小灯泡L1正常发光。

（3）再闭合开关S、S2，断开S1，滑动变阻器滑片的位置不变，读出电压表示数如图丁所示，为　   　V。

（4）则小灯泡L1的额定功率为　   　W。

【回答】

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

（二）（1）电压表；（2）6；（3）4；（4）2。

【分析】（一）（1）电流表串联在电路中，开关控制整个电路，电阻与变阻器串联；、

（2）逐一分析每个选项，找出符合题意的*：

（3）分析表中数据得出结论；

（4）①根据绘制的如图乙所示图象得出电阻的电阻；根据电流与电阻的关系时，要控制电阻的电压不变，根据图中数据，由串联电路的规律及欧姆定律得出变阻器连入电阻确定选取的滑动变阻器规格；

根据变阻器允许通过的最大电流为0.5A，结合电流表的小量程，确定电路的最大电流，此时对应的定值电阻最小，由欧姆定律得出电阻两端控制不变的最大电压；

②因控制电阻两端的电压不变，由欧姆定律知电流与电阻成反比，可知电路的电流之比；

由串联电压电压的规律，变阻器的电压不变，根据P＝UI，电压不变时，功率与电流成正比，据此求出先后两次滑动变阻器的电功率之比；

（二）（1）根据电流应从电压表正接线柱流入，从负接线柱流出，可知b处不可能是电压表；

（2）（3）（4）L2上“6V 3W”的字样，表示这个灯的额定电压为6V，额定功率为3W，根据P＝UI，灯L2的额定电流为：

I2＝＝＝0.5A，与灯L1的额定电流相同；

因电源电压为12V，当L1与变阻器的总电压为6V时，

由串联电路电压规律，L2电压为1V﹣6V＝6V，L2正常发光，故L1也正常发光；

通过开关的转换（控制变阻器的滑片位置不动），使电压表测L1的电压，

因开关转换时，电路的连接没有改变，各电阻大小和电压不变，两灯仍正常发光，由串联电路电压的规律可得出变阻器的电压，

在第1次*作中，由串联电路电压的规律可知L1的额定电压，根据P＝UI，从而得出L1的额定功率。

【解答】解：

（一）（1）电流表串联在电路中，开关控制整个电路，电阻与变阻器串联，如下所示：

（2）若定值电阻短路，用开关试触，电压表示数为0，电流表有示数，不符合题意；

若定值电阻断路，用开关试触，电流表指针几乎不动，电压表串联在电路中与电源连通测电源电压，电压素指针能转到右侧无刻度处，符合题意；

故故障原因可能是定值电阻发生断路；

（3）分析表中数据，电压增大为原来的几倍，通过的电流也增大为原来的几倍，故可得出结论：在电阻一定时，导体中的电流跟导体两端的电压成正比；

（4）①根据绘制的如图乙所示图象知，电阻的电阻为：

UV＝IR＝0.1A×20Ω＝﹣﹣﹣0.4×5Ω＝2V；

根据电流与电阻的关系时，要控制电阻的电压不变，根据图中数据，电路的最小电流为0.1A，由串联电路的规律及欧姆定律，变阻器连入电阻：

R滑＝＝＝40Ω，故实验中小霞选取的滑动变阻器是“60Ω 0.5A；

滑动变阻器是“60Ω 0.5A，可知变阻器允许通过的最大电流为0.5A，小于电流表的小量程，故电路的最大电流为0.5A，此时对应的定值电阻最小，由欧姆定律，

电阻两端控制不变的电压最大是：U大＝I大R1＝0.5A×5Ω＝2.5 V；

②把5Ω和20Ω的电阻分别接入电路，控制电阻两端的电压不变，由欧姆定律，电流与电阻成反比，故电路的电流之比为：

20Ω：5Ω＝4：1；

由串联电压电压的规律，变阻器的电压不变，P＝UI，电压不变时，功率与电流成正比，故先后两次滑动变阻器的电功率之比是4：1；

（二）测量额定电流为0.5A小灯泡L1的额定功率

实验步骤：

（1）若b处为电压表，a处为开关，则a处的开关闭合时，若电压表能测L1的电压，则与电压表相连的上端为电压表的正接线柱；

闭合S1，因电流从电压表负接线柱流入了，则电压表无法测量变阻器的电压，

故b处不能为电压表，只能为开关，a框内为电压表；

（2）正确选择元件并连接电路后，闭合开关S、S1，断开开关S2，调节滑动变阻器滑片，使电压表示数为6V，此时小灯泡L1正常发光。

（3）再闭合开关S、S2，断开S1，滑动变阻器滑片的位置不变，读出电压表示数如图丁所示，电压表选用大量程，分度值为0.5V，电压为4V；

（4）一个“6V 3W”的小灯泡L2，可知L2灯的额定电压为6V，额定功率为3W，根据P＝UI，灯L2的额定电流为：

I2＝＝＝0.5A，L1与变阻器串联后再与L2灯串联，因灯L1的额定电流为0.5A，故当L2正常发光时，L1也正常发光，由串联电路电压电压的规律，此时电压表示数：UV′＝12V﹣6V＝6V，此时小灯泡L1正常发光，

再闭合开关S、S2，断开S1，滑动变阻器滑片的位置不变，读出电压表示数如图丁所示，电压表选用大量程，分度值为0.5V，电压表示数为 4V；

开关转换时，电路的连接没有改变，各电阻大小和电压不变，两灯仍正常发光，电压表测L1与变阻器的总电压，根据串联电路电压的规律，变阻器的电压：

U变＝12V﹣4V﹣6V＝2V，在第1次*作中，变阻器的电压为2V，由串联电路电压的规律，L1的额定电压为：

UL1＝6V﹣2V＝4V，

则小灯泡L1的额定功率为：

PL1＝UL1IL1＝4V×0.5A＝2W。

【点评】本题探究电流与电压、电阻关系，考查电路连接、故障分析、控制变量法、对器材的要求和串联电路的规律及欧姆定律的运用；同时考查设计方案测额定电流为0.5A小灯泡L1的额定功率的能力，（二）难度较大。

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知识点：电流与电压和电阻的关系

题型：实验,探究题