Question

18．如圖甲所示是小紅設計的測量額定電壓為“3.8V”小燈泡電阻的部分實驗電路，電源電壓為6V，小燈泡的電阻大約是10Ω，且小紅在連接實驗電路的過程中發(fā)現(xiàn)電壓表“0～15V”量程損壞，只有0～3V”的量程可以使用． 

（1）若小紅想測小燈泡正常發(fā)光時的電阻，請用筆畫線代替導線把電路連接完整．
（2）實驗中有兩個可供選擇的滑動變阻器分別為“5Ω  1A”“10Ω  1A”，為了順利完成實驗，小紅應選擇10Ω1A的變阻器最為合適．
（3）小紅在實驗的過程中．調(diào)節(jié)滑動變阻器使小燈泡正常發(fā)光，電流表的示數(shù)如圖乙所示，小燈泡正常發(fā)光時的電阻為12.7Ω．根據(jù)所測數(shù)據(jù)小紅繪制了如圖丙所示的U-I圖象，則乙（填“甲”或“乙”）是小燈泡的U-I圖象，原因是燈絲電阻隨溫度的升高而增大．
（4）小紅還想探究“導體中的電流與導體電阻”的關(guān)系，她設計的電路圖如圖丁所示：
①若小紅閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)電流表無示數(shù)，用電壓表分別測R₁、R₂（R₁≠R₂）兩端的電壓，電壓表并聯(lián)在R₁兩端時有示數(shù)，并聯(lián)在R₂兩端時無示數(shù)，則此電路發(fā)生故障的原因是R₁斷路．
②排除故障后，小紅分別用電壓表測出了R₁、R₂兩端的電壓，請你猜想：通過以上操作，她能探究出“導體中的電流與導體電阻”的關(guān)系嗎？不能（填“能”或“不能”），你猜想的依據(jù)是無法控制R₁、R₂兩端的電壓相同且無法改變電流大�。�

Answer 1

分析 （1）電源電壓為6V，根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點可知，當燈泡兩端的電壓為3.8V時，滑動變阻器的電壓為2.2V＜3V，可以利用0～3V量程測量滑動變阻器的電壓；滑動變阻器要按一上一下的原則串聯(lián)在電路中；
（2）當電壓表的示數(shù)達到2.2V時燈泡正常發(fā)光，根據(jù)歐姆定律求出此時電路中的電流，再根據(jù)歐姆定律求出滑動變阻器接入電路中的阻值即可選擇器滑動變阻器的規(guī)格；
（3）根據(jù)電流表的量程和分度值讀出示數(shù)，利用歐姆定律求出小燈泡正常發(fā)光時的電阻；根據(jù)燈泡燈絲的電阻隨溫度的升高而增大判斷小燈泡的U-I圖象；
（4）①電壓表并聯(lián)在R₁兩端時有示數(shù)說明電壓表兩接線柱與電源之間是通路，電壓表并聯(lián)在R₂兩端時無示數(shù)且電流表無示數(shù)說明電路斷路，即R₁斷路；
②要探究電流與電阻兩端的關(guān)系時，應控制定值電阻兩端的電壓不變，改變定值電阻的阻值．

解答 解：（1）燈泡正常發(fā)光時的電壓為3.8V，此時滑動變阻器兩端電壓為6V-3.8V=2.2V＜3V，所以把電壓表并聯(lián)在滑動變阻器的兩端，移動滑動變阻器的滑片使電壓表的示數(shù)為2.2V時，即可進行實驗，滑動變阻器任意上方接線柱串聯(lián)在電路中，如下圖所示：

（2）當電壓表的示數(shù)為2.2V即燈泡兩端的電壓U_L=3.8V時，燈泡正常發(fā)光，
根據(jù)歐姆定律可知此時電路電流約為I=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{3.8V}{10Ω}$=0.38A，
此時滑動變阻器接入電路的阻值R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{2.2V}{0.38A}$≈5.8Ω＞5Ω，
所以本實驗中應該選擇規(guī)格為“10Ω   1A”的滑動變阻器；
（3）電流表使用0～0.6A的量程，分度值為0.02A，示數(shù)為0.3A，小燈泡正常發(fā)光時的電阻R=$\frac{{U}_{額}}{{I}_{額}}$=$\frac{3.8V}{0.3A}$≈12.7Ω；
因燈泡燈絲的電阻會隨溫度的升高而增大，所以乙是小燈泡的U-I圖象；
（4）①小紅閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)電流表無示數(shù)，電壓表并聯(lián)在R₁兩端時有示數(shù)，并聯(lián)在R₂兩端時無示數(shù)，說明電阻R₁斷路；
②小紅不能探究出“導體中的電流與導體電阻”的關(guān)系，原因是無法改變電路中的電流且兩電阻兩端的電壓不相等．
故答案為：
（1）如上圖所示；（2）“10Ω  1A”；
（3）12.7；乙；燈絲電阻隨溫度的升高而增大；
（4）①R₁斷路；②不能；無法控制R₁、R₂兩端的電壓相同且無法改變電流大�。�

點評 本題考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律的應用以及實物圖的連接、電流表的讀數(shù)、電路故障的判斷等，關(guān)鍵是知道燈泡正常發(fā)光時的電壓和額定電壓相等且燈絲的電阻隨溫度的升高而增大，同時要注意探究電流與電阻之間的關(guān)系時應控制定值電阻兩端的電壓不變．