Question

11．在“探究電流跟電阻的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，已知電源電壓為4.5V且保持不變，滑動(dòng)變阻器（40Ω 1A）、以及符合實(shí)驗(yàn)要求的電表、開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線．如圖（甲）是沒(méi)有連接完整的電路．

（1）請(qǐng)將圖甲所示的實(shí)物電路連接完整，要求滑片向右移動(dòng)，電流表示數(shù)變大．
（2）小亮同學(xué)錯(cuò)把電壓表關(guān)聯(lián)在滑動(dòng)變阻器兩端，連好電路后閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片P，當(dāng)電流表示數(shù)變大時(shí)，電壓表的示數(shù)變大（選填“變小”“變大”或“不變”）．
（3）小亮同學(xué)排除故障后閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片P，同時(shí)，眼睛應(yīng)注視A．
A．電壓表示數(shù)          B．電流表示數(shù)          C．滑動(dòng)變阻器滑片
（4）該實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器除了保護(hù)電路外，還有控制定值電阻兩端電壓不變的作用．
（5）實(shí)驗(yàn)中小亮多次改變R的阻值，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，使電壓表示數(shù)保持不變，記下電流表的示數(shù)，得到如圖乙所示的電流I隨電阻R變化的圖象．由圖象可以得出結(jié)論：當(dāng)電壓一定時(shí)，導(dǎo)體中電流與電阻成反比．
（6）第（5）問(wèn)中，小亮多次改變R的阻值，并記錄各次電流表的示數(shù)，為了能夠完成實(shí)驗(yàn)，更換的電阻阻值不能夠大于50Ω．
（7）另一組的小明同學(xué)探究電流跟電壓的關(guān)系，連接好電路的最后一根導(dǎo)線時(shí)，電流表和電壓表指針馬上發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，導(dǎo)致上述現(xiàn)象的不規(guī)范操作是連接電路前開(kāi)關(guān)沒(méi)有斷開(kāi)．
（8）小明找出原因后，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，測(cè)出通過(guò)電阻R的電流和對(duì)應(yīng)的電壓值，如表所示，分析數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)表格中電流值與電壓值不成正比，檢查兩電表均無(wú)故障，你認(rèn)為可能的原因是電流表沒(méi)有校零；

U/V	0.5	1.0	1.5	2.0	2.5	3.0
I/A	0.14	0.24	0.34	0.44	0.54	0.64

（9）該電路還可以測(cè)量小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻，現(xiàn)將圖甲中的電阻R換成一個(gè)正常工作電壓為3.8V的小燈泡（電阻約為20Ω），若要測(cè)出該小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻，則原實(shí)驗(yàn)電路中只需改動(dòng)電壓表量程，其他不變；當(dāng)電壓表示數(shù)為2.5V時(shí)，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)該向右滑動(dòng)，以測(cè)出正常發(fā)光時(shí)的電阻．當(dāng)電壓表的示數(shù)為3.8V時(shí)，電流表的示數(shù)如圖丙所示，則小燈泡正常發(fā)光的時(shí)的電阻為19Ω．

Answer 1

分析 （1）將電源和滑動(dòng)變阻器串聯(lián)在電路中，滑動(dòng)變阻器要接一上一下；電壓表與電阻并聯(lián)；
（2）可根據(jù)歐姆定律以及串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)分析電壓表示數(shù)變化情況；
（3）探究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，需保持電阻兩端電壓不變；
（4）滑動(dòng)變阻器的作用有：保護(hù)電路、改變電路中的電流、改變電阻兩端電壓、多次測(cè)量；
（5）分析乙圖中的圖象，判斷電流和電阻的關(guān)系即可；
（6）根據(jù)圖乙，利用U=IR可知電阻兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電阻與電壓的關(guān)系，即可結(jié)合滑動(dòng)變阻器的最大阻值解答；
（7）連接電路時(shí)，開(kāi)關(guān)未斷開(kāi)，連接完最后一根導(dǎo)線，電路會(huì)連通，燒壞元件；
（8）檢查兩電表均無(wú)故障，說(shuō)明測(cè)量過(guò)程正確；分析數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)，表格中電流值都減掉0.04A時(shí)，電流值與電壓值成正比；
（9）根據(jù)電壓表的量程以及燈泡的額定電壓進(jìn)行判斷；根據(jù)串聯(lián)電路起分壓作用進(jìn)行判斷；根據(jù)燈泡的額定電壓和阻值確定電流表的量程，然后歐姆定律的變形公式求出燈泡的阻值．

解答 解：（1）將電源和滑動(dòng)變阻器串聯(lián)在電路中，滑動(dòng)變阻器要接一上一下；電壓表與電阻并聯(lián)，具體連接見(jiàn)下圖；

（2）移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片P，當(dāng)電流表示數(shù)變大時(shí)說(shuō)明滑動(dòng)變阻器阻值變小，分擔(dān)電壓也就減少，在電源電壓不變的情況下，依據(jù)串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)可知：滑動(dòng)變阻器電壓減少，定值電阻電壓變大；
（3）探究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，需保持電阻兩端電壓不變，因此閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片P，同時(shí)，眼睛應(yīng)注視電壓表的示數(shù)；
（4）探究電流與電阻的關(guān)系，需保持電阻兩端電壓不變，因此滑動(dòng)變阻器除了保護(hù)電路外，還有改變電路中的電流，使R兩端的電壓不變，以多次實(shí)驗(yàn)得規(guī)律的作用；
（5）分析乙圖中的電流和電阻的關(guān)系可看出：電壓一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流與它的電阻成反比；
（6）在探究電流跟電阻的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，保持電壓表示數(shù)始終為如圖（乙）所示，即保持電阻兩端的電壓為2V不變，
則根據(jù)串聯(lián)電路的電流相同的特點(diǎn)得：
I_定值=I_{滑動(dòng)}，即：$\frac{{U}_{定值}}{{R}_{定值}}$=$\frac{U-{U}_{定值}}{{R}_{滑}}$=$\frac{2.5V}{{R}_{定值}}$=$\frac{4.5V-2.5V}{{R}_{滑}}$
所以：R_定值=$\frac{5}{4}$R_滑
因?yàn)椋篟_滑≤40Ω，所以：R_定值=$\frac{5}{4}$R_滑≤$\frac{5}{4}$×40Ω=50Ω
（7）連接完最后一根導(dǎo)線，燈泡立發(fā)出微弱的光亮，說(shuō)明連接電路時(shí)，開(kāi)關(guān)處于閉合狀態(tài)；
（8）分析表格中數(shù)據(jù)可知：電流值都去掉0.04A時(shí)，電流值與電壓值成正比，所以可能的原因是電流表使用前沒(méi)有校零；
（9）根據(jù)題意可知，電壓表量程為0～3V；當(dāng)測(cè)量額定電壓為3.8V燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻時(shí)，需改用0～15V的量程；
當(dāng)電壓表示數(shù)為2.5V時(shí)，需增大電壓表的示數(shù)，減小滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，因此需減小滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，故將滑片向右移動(dòng)；
燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流大約為：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3.8V}{20Ω}$=0.19A；因此電流表選擇0～0.6A的量程，則根據(jù)丙可知，燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流為0.2A，
因?yàn)椋篒=$\frac{U}{R}$
所以：燈泡正常發(fā)光電阻R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{3.8V}{0.2A}$=19Ω
故答案為：（1）見(jiàn)上圖；
（2）變大；
（3）A；
（4）改變電路中的電流，使R兩端的電壓不變，以多次實(shí)驗(yàn)得規(guī)律；
（5）電壓一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流與它的電阻成反比；
（6）50；
（7）連接電路前開(kāi)關(guān)沒(méi)有斷開(kāi)；
（8）電流表沒(méi)有校零；
（9）電壓表的量程；右；19．

點(diǎn)評(píng) 這一電學(xué)實(shí)驗(yàn)中最復(fù)雜的題目，涉及到實(shí)物圖連接、電路故障、歐姆定律運(yùn)算等，是一道難題．