Question

圖甲是小明“探究電流與電壓關(guān)系”的實驗中所連接的實物圖．

（1）①將甲圖中的滑動變阻器阻值調(diào)到最大，試觸開關(guān)時，會看到的現(xiàn)象是電壓表：______　　 電流表：______
②圖甲中有一根導(dǎo)線接錯了，請在錯誤處畫“×”，并在圖上改正．
（2）改正錯誤后，測量了幾組電壓和電流的值如下表：

電壓U/V	1.2	1.6	2.0	2.4	2.8
電流I/A	0.12	0.16	0.20	0.24	0.28

分析數(shù)據(jù)得出的結(jié)論是：______．
（3）用這個電路還可以測量小燈泡的電阻．將定值電阻換成一只標(biāo)有“2.5V”的小燈泡，閉合開關(guān)后當(dāng)電壓表示數(shù)為2.5V時，電流表示數(shù)如圖乙所示，則小燈泡正常發(fā)光時的電阻是______Ω（保留小數(shù)點后一位數(shù)值），額定功率是______W，圖丙是小燈泡的U-I圖象，電流與電壓不成正比的原因是______．
（4）小明又發(fā)現(xiàn)了一種能測出小燈泡正常發(fā)光時電阻的方法．設(shè)計的電路如圖丁所示，其中最右邊表示標(biāo)準(zhǔn)電阻箱（阻值變化范圍是0～9999.9Ω）．（提示：圖中的選擇開關(guān)，可擲向A、B、C、D四檔，當(dāng)選擇開關(guān)擲向A檔時，1、2兩支路同時接通）請你幫他完成主要的實驗步驟：
①將選擇開關(guān)與A相連，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使電壓表的示數(shù)2.5V．
②將選擇開關(guān)與B相連，保持______不變，調(diào)節(jié)______使電壓表的示數(shù)仍為2.5V，記下______，即為小燈泡正常發(fā)光時的電阻．

Answer 1

解：（1）①由電路圖可知，電源電壓為1.5V×3=4.5V，
電壓表串聯(lián)在電路中測電源的電壓，電壓表的量程為0～3V，
電源電壓大于電壓表量程，所以電壓表指針偏轉(zhuǎn)到表盤右側(cè)無刻度線處；
又因電壓表的電阻很大，相當(dāng)于斷路，電路電流為零，電流表無示數(shù)．
②由電路圖可知，電壓表串聯(lián)在電路中，電壓表連接錯誤，
把電阻右端接線柱改接在電壓表負(fù)接線柱上，電路圖如圖所示．
（2）探究電流與電壓關(guān)系時，應(yīng)控制電阻的阻值不變，
由表中數(shù)據(jù)可知，電阻兩端的電壓與通過電阻的電流成正比，
由此可見：電阻一定時，導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比．
（3）由圖乙所示電流表可知，電流表的量程為0～0.6A，分度值0.02A，
電流表的示數(shù)為0.24A，∵I=，∴小燈泡正常發(fā)光的電阻R==≈10.4Ω；
燈泡額定功率P=UI=2.5V×0.24A=0.6W；燈絲電阻隨溫度升高而增大，燈絲電阻不是定值，所以電流與電壓不成正比．
（4）由等效替代法可知，先將開關(guān)S與A相連，并調(diào)節(jié)變阻器滑片使電壓表的示數(shù)為2.5V后，
然后將開關(guān)S與B相連，保持滑動變阻器的滑片的位置不動，調(diào)節(jié)電阻箱使電壓表的示數(shù)為2.5V，
記下電阻箱連入電路中的電阻R₀，即為小燈泡正常發(fā)光時的電阻．
故答案為：（1）①指針偏轉(zhuǎn)到表盤右側(cè)無刻度線處；無示數(shù)；②電路圖如上圖所示；
（2）電阻一定時，導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比；
（3）10.4；0.6；小燈泡的電阻是變化的，隨溫度的升高而增大；
（4）②滑動變阻器的滑片的位置；2.5；記下電阻箱連入電路中的電阻R₀．
分析：（1）①由電路圖可知，電壓表串聯(lián)在電路中測電源的電壓，電流表測電路中的電流，
根據(jù)電壓表的量程和電源的電壓確定其指針的位置，根據(jù)電壓表相當(dāng)于斷路分析電流表指針的位置；
②“探究電流與電壓關(guān)系”的實驗中，電壓表應(yīng)與被測電阻并聯(lián)，據(jù)此分析電路，找出錯誤，并改正；
（2）探究電流與電壓關(guān)系時，應(yīng)控制電阻的阻值不變，然后分析通過電流和兩端的電壓關(guān)系即可得出結(jié)論；
（3）根據(jù)圖乙所示電流表，確定電流表的量程與分度值，讀出電流表的示數(shù)，
然后根據(jù)歐姆定律求出小燈泡正常發(fā)光的電阻；由電功率公式P=UI求出燈泡的額定功率；
燈泡的燈絲會隨溫度的變化而改變，這是造成電流與電壓不成正比的真正原因；
（4）應(yīng)用等效代替法測電阻，先把開關(guān)S與A相連后，調(diào)節(jié)變阻器滑片，使電壓表的示數(shù)為2.5V；然后把開關(guān)S與B相連，保持滑動變阻器的阻值不變，調(diào)節(jié)變阻器，當(dāng)電壓表的示數(shù)為2.5V時，電阻箱的示數(shù)即為額定電壓下燈泡的電阻．
點評：本題以“探究電流與電壓關(guān)系”實驗為基礎(chǔ)，不僅考查了電流與電壓的關(guān)系，而且考查了電路故障問題以及金屬導(dǎo)體的電阻隨溫度變化規(guī)律和自主設(shè)計實驗的能力，要注意等效替代法和歐姆定律的應(yīng)用．