（2014•江阴市二模）物理兴趣小组在华老师的指导下进行电学探究实验，提供的实验器材有：6V和4.5V恒压电源各一组长，
（2014•江阴市二模）物理兴趣小组在华老师的指导下进行电学探究实验，提供的实验器材有：6V和4.5V恒压电源各一组长，“30Ω，0.5A”、“100Ω，0.2A”滑动变阻器各一只，10Ω、20Ω、30Ω定值电阻各一只，“2.5V0.3A”，“3.8V□”（电流已经模糊不清）灯泡各一只，电流表、电压表各两只，开关，导线若干．
（1）小恩同学很想精确测出3.8V小灯泡的额定功率，他选择6V蓄电池组及其他适当器材连接在如图甲所示电路，则他应该调节滑动变阻器电压表示数为______V，此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为______W．
（2）利用上述器材，不可以研究的电学问题是______．
A．探究小灯泡电阻的变化规律
B．探究电流与电压的关系
C．探究电功与电流的关系
D．探究电热与电流的关系
（3）其余同学探究完各自实验后，小红想探究“电流与电阻”的关系，她选择了部分器材连接成如图丙所示电路，先将10Ω的定值电阻R接入电路，滑动变阻器滑片P滑至阻值最大处后，闭合开关S，发现电流表的示数为0.15A，则小红选择的电源和滑动变阻器规格分别是______和______．她将滑动变阻器滑片调到适当位置，当电压表示数为2V时记下电流表示数0.2A；接着，她用20Ω，30Ω定值电阻替换10Ω电阻，重复以上实验，则小红实验过程中会遇到的问题是______．
（1）小恩同学很想精确测出3.8V小灯泡的额定功率，他选择6V蓄电池组及其他适当器材连接在如图甲所示电路，则他应该调节滑动变阻器电压表示数为______V，此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为______W．
（2）利用上述器材，不可以研究的电学问题是______．
A．探究小灯泡电阻的变化规律
B．探究电流与电压的关系
C．探究电功与电流的关系
D．探究电热与电流的关系
（3）其余同学探究完各自实验后，小红想探究“电流与电阻”的关系，她选择了部分器材连接成如图丙所示电路，先将10Ω的定值电阻R接入电路，滑动变阻器滑片P滑至阻值最大处后，闭合开关S，发现电流表的示数为0.15A，则小红选择的电源和滑动变阻器规格分别是______和______．她将滑动变阻器滑片调到适当位置，当电压表示数为2V时记下电流表示数0.2A；接着，她用20Ω，30Ω定值电阻替换10Ω电阻，重复以上实验，则小红实验过程中会遇到的问题是______．
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解题思路：（1）调节滑动变阻器滑片的位置，使灯泡两端电压等于灯泡的额定电压，然后根据串联电路电压的特点求出滑动变阻器两端电压，即电压表的示数；再根据电流表所选的量程读出对应的示数，利用电功率公式计算出小灯泡的额定功率．
（2）根据R=[U/I]、I=[U/R]、W=UIt以及Q=I2Rt以及变量法的应用和转换法进行分析；
（3）先根据欧姆定律的变形公式求出R1两端电压，然后根据滑动变阻器的最大电阻确定电源的范围，从而求出电路中的可能电流值，并与滑动变阻器允许通过最大电流进行比较，从而确定滑动变阻器的规格，然后根据欧姆定律的变形公式求出电源电压；
根据滑动变阻器接入电路阻值最大时，求出定值电阻两端电压，从而得出实验中遇到的问题．
（2）根据R=[U/I]、I=[U/R]、W=UIt以及Q=I2Rt以及变量法的应用和转换法进行分析；
（3）先根据欧姆定律的变形公式求出R1两端电压，然后根据滑动变阻器的最大电阻确定电源的范围，从而求出电路中的可能电流值，并与滑动变阻器允许通过最大电流进行比较，从而确定滑动变阻器的规格，然后根据欧姆定律的变形公式求出电源电压；
根据滑动变阻器接入电路阻值最大时，求出定值电阻两端电压，从而得出实验中遇到的问题．
（1）为了测出小灯泡的额定功率应调节滑动变阻器滑片的位置，使灯泡两端电压为3.8V，则滑动变阻器两端电压为6V-3.8V=2.2V，即电压表的示数为2.2V；
电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，则此时电流表的示数为0.28A，则灯泡的额定功率：P=UI=3.8V×0.28A=1.064W；
（2）A．利用电压表测量出灯泡两端电压，利用电流表测量出通过灯泡的电流，根据R=[U/I]可知，可以探究小灯泡电阻的变化规律；
B．由I=[U/R]可知，探究电流与电压的关系时，需控制电阻不变，即选择定值电阻，通过调节滑动变阻器滑片的位置，读出对应的电压值和电流值，因此可以探究电流与电压的关系；
C．根据W=UIt可知，探究电功与电流的关系时，需保持电压和通电时间不变，即换用不同的定值电阻，通过移动滑片使电压表的示数不变，读出此时电流表的示数，因此可以探究电功与电流的关系；
D．根据Q=I2Rt可知，探究电热与电流的关系时，需转换为液态吸收的热量，通过温度计的示数反映产生热量的多少，因此本实验无法探究电热与电流的关系．
（3）因为滑动变阻器接入电路的阻值最大时，电流表示数为0.15A，此时定值电阻两端电压U1=I1R1=0.15A×10Ω=1.5V，由于滑动变阻器的最大阻值都大于10Ω，因此电源电压一定大于3V，当定值电阻两端电压为3V时，电路中的电流：I=[3V/10Ω]=0.3A＞0.2A，因此滑动变阻器的规格为“30Ω，0.5A”；则电源电压：U=I1R总=0.15A（10Ω+30Ω）=6V；
20Ω电阻与滑动变阻器串联，并且滑动变阻器接入电路阻值最大时，定值电阻两端电压最小，即定值电阻两端电压：U′=[U
R总′R′=
6V/20Ω+30Ω]×20Ω=2.4V；
30Ω电阻与滑动变阻器串联，并且滑动变阻器接入电路阻值最大时，定值电阻两端电压最小，即定值电阻两端电压：U″=[1/2]U=[1/2]×6V=3V；
而探究电流与电阻的关系时，需保持定值电阻两端电压不变，即电压为2V，因此实验中无论如何移动滑动变阻器的滑片，定值电阻两端电压总高于2V．
故答案为：（1）2.2；1.064；（2）D；（3）6V电源；“30Ω，0.5A”；无论如何移动滑动变阻器的滑片，定值电阻两端电压总高于2V．
点评：
本题考点： 电功率的测量；探究电流与电压、电阻的关系实验．
考点点评： 此题考查测小灯泡额定功率以及探究电流和电阻的关系，考查了控制变量法以及转换法在实验中的应用，涉及到欧姆定律和电功的计算公式．
1年前
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