Question

15．在學(xué)習(xí)電學(xué)時，小夏利用如圖甲所示的電路圖，做了不少實驗，其中電阻R可選用阻值分別為10Ω、20Ω、30Ω的定值電阻．
（1）在做“探究電流與電阻的關(guān)系”的實驗時，小夏先把10Ω的電阻連入電路，閉合開關(guān)，把電流表的讀數(shù)填在表格中，然后把10Ω電阻分別換成20Ω、30Ω電阻，將相應(yīng)的電流值記錄到表格中

電阻R/Ω	10	20	30
電流I/A	0.3	0.2	0.15

小夏的錯誤做法是未保持定值電阻兩端電壓不變
（2）在做“伏安法”測電阻的實驗時，小夏測得的結(jié)果如下表，由此可以判斷，小夏同學(xué)選用的定值電阻的阻值為10Ω．

實驗序號	電壓表示數(shù)/V	電流表示數(shù)/A
1	1.5	0.16
2	2.5	0.25
3	3.5	0.34

（3）在做“測量小燈泡額定功率”的實驗時，小夏用額定電壓為2.5V．電阻約10歐的小燈泡代替電路圖甲中的電阻R．
①請根據(jù)你設(shè)計的實驗電路圖將圖乙中的實物電路連接完整（導(dǎo)線不允許交叉）
②正確連接電路后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電壓表、電流表都有示數(shù)，造成這種現(xiàn)象的原因可能是滑動變阻器接入電路電阻太大．
③某次實驗，電壓表示數(shù)如圖丙所示，欲使小燈泡正常發(fā)光，則實物連接圖中滑動變阻器的滑片應(yīng)向左（填“左”或“右”）端滑動．
④整好電路后，閉合開關(guān)，移動滑動變阻器，正確進(jìn)行實驗操作，測量數(shù)據(jù)如下表所示．

實驗次數(shù)	1	2	3	4	5	6	7	8
發(fā)光情況	最明亮	明亮	亮	較亮	較暗	微光	熄滅	熄滅
電壓U/V	3.0	2.5	2.1	1.7	1.3	0.9	0.5	0.1
電流I/A	0.30	0.28	0.26	0.24	0.21	0.19	0.16	0.05

通過分析實驗數(shù)據(jù)和計算可知：小燈泡的額定功率為0.7W；通過小燈泡的電流與其兩端電壓不成正比，造成這種現(xiàn)象的原因是燈絲的電阻隨溫度的升高而增大，在第7、8兩次實驗中，燈泡熄滅的原因是燈泡的實際功率太�。�

Answer 1

分析 （1）探究電流與電阻的關(guān)系時，需保持定值電阻兩端電壓不變，因此把10Ω的電阻分別換成20Ω和30Ω的電阻時，需保持定值電阻兩端電壓不變；
（2）利用表中數(shù)據(jù)，通過歐姆定律的變形公式可計算電阻的大小；
（3）①根據(jù)歐姆定律求出小燈泡正常發(fā)光時的電流，由此判定電流表的量程；滑動變阻器與電流表、燈泡串聯(lián)接入電路中；
②燈泡的亮度是由實際功率決定的；
③燈在額定電壓下的功率為額定功率；根據(jù)電壓表小量程讀數(shù)；根據(jù)分壓原理確定滑片的移動方向；
④根據(jù)圖象讀出當(dāng)燈泡兩端為額定電壓時通過燈泡的電流，然后根據(jù)P=UI求出燈泡的額定功率；燈絲的電阻隨溫度的升高而增大；根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知電流表、電壓表都有示數(shù)，說明電路中沒有斷路，小燈泡不亮的原因是電路中電流太小，小燈泡的實際功率太�。�

解答 解：（1）探究電流與電阻的關(guān)系時，需保持定值電阻兩端電壓不變，因此把10Ω的電阻分別換成20Ω和30Ω的電阻時，需保持定值電阻兩端電壓不變；而小夏沒有保持定值電阻兩端電壓不變；
（2）由表中數(shù)據(jù)，根據(jù)歐姆定律R=$\frac{U}{I}$得3次實驗電阻的值分別為：9.38Ω、10.00Ω、10.29Ω，為減小誤差提高測量的準(zhǔn)確程度，取3次測量的平均值作為測量的結(jié)果R_平均=$\frac{9.38Ω+10.00Ω+10.29Ω}{3}$≈10Ω；
（3）①小燈泡正常發(fā)光時的電流為：I=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，故電流表的量程為0-0.6A；滑動變阻器與電流表、燈泡串聯(lián)接入電路中，滑動變阻器采用一上一下的接法，由電路圖可知，滑片向右移動時電阻變大，如圖所示：
；
②正確連接電路后，閉合開關(guān)，電壓表、電流表都有示數(shù)，小燈泡不亮，說明小燈泡的實際功率較小，達(dá)不到發(fā)光的亮度，造成這種現(xiàn)象的原因是滑動變阻器阻值較大；
③燈在額定電壓下的功率為額定功率，所以，為了測量小燈泡的額定功率，應(yīng)調(diào)節(jié)滑片使電壓表的示數(shù)為2.5V；電壓表小量程的分度值為0.1V，示數(shù)為2.1V，應(yīng)增加燈的電壓，減小變阻器的電壓，根據(jù)分壓原理，應(yīng)減小變阻器連入電路中的電阻大小，所以滑片向左移動；
④根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，當(dāng)燈泡兩端電壓為2.5V時，通過燈泡的電流為0.28A，則燈泡的額定功率：P=UI=2.5V×0.28A=0.7W；
因為燈絲的電阻隨溫度的升高而增大，所以小燈泡的電流與其兩端的電壓不成正比；
根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，第7、8兩次實驗中通過燈泡的電流和燈泡兩端的電壓都很小，從而導(dǎo)致燈泡的實際功率很小，即幾乎不發(fā)光．
故答案為：（1）未保持定值電阻兩端電壓不變；（2）10；（3）①如圖；②滑動變阻器接入電路電阻太大；③左；④0.7；燈絲的電阻隨溫度的升高而增大；燈泡的實際功率太�。�

點評 本題考查了實物圖的連接、電表量程的選擇和正確的使用、數(shù)據(jù)分析、功率的計算、燈絲電阻與溫度的關(guān)系以及控制變量法的應(yīng)用．