Question

1．在“測(cè)量小燈泡電阻”實(shí)驗(yàn)中，選擇兩節(jié)新的干電池做電源，小燈泡的額定電壓是2.5V，燈泡的電阻約為10Ω，滑動(dòng)變阻器上標(biāo)有“20Ω，1A”字樣．

（1）如圖1是連接的不完整的實(shí)驗(yàn)電路，請(qǐng)你用筆畫(huà)線(xiàn)代替導(dǎo)線(xiàn)把實(shí)物圖連接完整，要求：滑動(dòng)變阻器的滑片向右移動(dòng)時(shí)小燈泡變亮．
（2）連接電路時(shí)，開(kāi)關(guān)應(yīng)斷開(kāi)，正確連好電路，閉合開(kāi)關(guān)后，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電流表沒(méi)有示數(shù)，如果是小燈泡的燈絲斷了，此時(shí)電壓表的示數(shù)約為3V．
（3）排除故障后，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片使電壓表示數(shù)為2.5V，此時(shí)電流表的示數(shù)如圖2所示，通過(guò)小燈泡的電流是0.3A，則小燈泡的電阻為8.3Ω．
（4）在圖3中分別畫(huà)出了“小燈泡”和“定值電阻”的U-I圖象，則“定值電阻”的U-I圖象是甲（填“甲”或“乙”），這樣判斷的依據(jù)是電阻一定時(shí)，電流與電壓成正比．
（5）小喬還想探究“電路中電流與電阻的關(guān)系”，老師取走小燈泡，拿來(lái)幾個(gè)定值電阻，小喬先把10Ω電阻連入如圖1所示的電路，實(shí)驗(yàn)中，將變阻器的滑片移到某一位置時(shí)，讀出電壓表的示數(shù)為2V，并讀出電流表此時(shí)的示數(shù)，緊接著小喬想更換電阻再做兩次實(shí)驗(yàn)，可供選擇的電阻有20Ω、30Ω、40Ω定值電阻各一個(gè)，
①為了保證實(shí)驗(yàn)成功，他應(yīng)該選擇的電阻是20Ω和30Ω；
②該實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是：電壓一定時(shí)，電流與電阻成反比．

Answer 1

分析 （1）本實(shí)驗(yàn)中，燈泡、滑動(dòng)變阻器、電流表應(yīng)串聯(lián)，要求滑動(dòng)變阻器的滑片向右移動(dòng)時(shí)小燈泡變亮，說(shuō)明滑片向右移動(dòng)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值變小，由此確定變阻器的接線(xiàn)柱的情況；
（2）連接電路時(shí)，開(kāi)關(guān)應(yīng)斷開(kāi)；如果是小燈泡的燈絲斷了，電壓表被串聯(lián)入電路中，由此可知電壓表示數(shù)；
（3）根據(jù)電流表的量程和分度值讀出示數(shù)，利用歐姆定律求出此時(shí)燈泡的電阻；
（4）電阻一定時(shí)，電流與電壓成正比；
（5）在探究電流與電阻實(shí)驗(yàn)中，因?yàn)橥ㄟ^(guò)導(dǎo)體電流的大小與導(dǎo)體兩端的電壓和導(dǎo)體的電阻兩個(gè)因素有關(guān)，所以實(shí)驗(yàn)中更換電阻后要調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片使電阻兩端的電壓保持不變?nèi)詾?.5V，據(jù)此判斷選擇；最后根據(jù)歐姆定律的內(nèi)容得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論．

解答 解：
（1）測(cè)量小燈泡電阻實(shí)驗(yàn)中，滑動(dòng)變阻器應(yīng)與燈泡串聯(lián)，滑片向右移動(dòng)時(shí)小燈泡變亮，說(shuō)明電路中電流變大，所以滑片向右移動(dòng)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值變小，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的B接線(xiàn)柱接入電路中，如圖所示：
；
（2）為了保護(hù)電路，連接電路時(shí)開(kāi)關(guān)應(yīng)斷開(kāi)；
兩節(jié)新的干電池做電源電壓為3V，如果是小燈泡的燈絲斷了，電壓表被串聯(lián)入電路中相當(dāng)于測(cè)電源電壓，所以電壓表示數(shù)為3V；
（3）由圖2知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，所以電壓表示數(shù)為2.5V時(shí)，電流表示數(shù)為0.3A，
根據(jù)歐姆定律可得，此時(shí)燈泡的電阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.3A}$≈8.3Ω；
（4）由歐姆定律知，電阻一定時(shí)，電流與電壓成正比，因此甲為定值電阻U-I圖象；
（5）①為了保證實(shí)驗(yàn)成功，要保證更換電阻后電壓表的示數(shù)仍為2V；因?yàn)殡娫措妷簽?V，所以滑動(dòng)變阻器兩端的電壓只能是1V，即：$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}}$=$\frac{2V}{1V}$=$\frac{2}{1}$；
因?yàn)榇��?lián)電流中電流處處相等，所以$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}}$=$\frac{I{R}_{1}}{I{R}_{2}}$=$\frac{{R}_{1}}{{R}_{2}}$=$\frac{2}{1}$；
因?yàn)榛瑒?dòng)變阻器R₂的最大電阻為20Ω，所以R₁≤40Ω，故只能選20Ω或30Ω；
②根據(jù)歐姆定律的內(nèi)容可得實(shí)驗(yàn)結(jié)論：電壓一定時(shí)，電流與電阻成反比．
故答案為：（1）見(jiàn)上圖；（2）斷開(kāi)；3；（3）0.3；8.3；（4）甲；電阻一定時(shí)，電流與電壓成正比；（5）①20Ω；30Ω；②電流與電阻成反比．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)物電路的連接、實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)和出現(xiàn)故障時(shí)的現(xiàn)象、電壓表的讀數(shù)、串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律的內(nèi)容及應(yīng)用等，涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，綜合性強(qiáng)；
在研究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，改變電阻的大小的同時(shí)，要注意控制電阻兩端的電壓不變，這樣才能得出準(zhǔn)確的結(jié)論，利用好控制變法（更換電阻后，要保持電阻兩端的電壓不變）是本題的關(guān)鍵．