Question

18．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)電阻器上標(biāo)有“20Ω 1A”字樣．

（1）如圖甲是連接的不完整的實(shí)驗(yàn)電路，請(qǐng)你用筆畫線代替導(dǎo)線把實(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)，開關(guān)應(yīng)斷開，正確連號(hào)電路，閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電流表沒有示數(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)變阻器使電壓表的讀數(shù)為2.5V，此時(shí)電流表的讀數(shù)如圖乙所示，通過(guò)小燈泡的電流是0.3A，則小燈泡的電阻為8.3Ω．
（4）在圖丙中分別畫出小燈泡的定值電阻的U-I圖象，則定值電阻的U-I圖象是甲（選填“甲”或“乙”），這樣判斷的依據(jù)是電阻不改變．
（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電阻連入如圖甲所示的電路，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、50Ω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）燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，滑動(dòng)變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中，滑動(dòng)變阻器的滑片向右移動(dòng)時(shí)小燈泡變亮說(shuō)明接入電路的電阻變小，即右下方接線柱必須接入電路中；
（2）為防止電路中電流過(guò)大燒壞用電器，連接電路時(shí)開關(guān)應(yīng)斷開；如果燈絲斷了，則電壓表串聯(lián)在電路中測(cè)電源的電壓；
（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）燈泡的右接線柱與B接線柱相連，燈泡的左接線柱與電源負(fù)極相連，如下圖所示：

（2）為保護(hù)電路，連接電路時(shí)開關(guān)應(yīng)斷開；
電源電壓：2×1.5V=3V；
如果燈絲斷了，則電流表的示數(shù)為0，電壓表測(cè)電源的電壓即示數(shù)為3V；
（3）電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，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）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：U₁：U₂=2V：1V=2：1；
因?yàn)閮呻娮璐��?lián)，所以R₁：R₂=U₁：U₂=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）見上圖；（2）斷開；3；（3）0.3；8.3；（4）甲；（5）①20；30；②電流與電阻成反比．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電壓表量程的選擇和正確使用、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．