Question

圖甲是小明在“探究電流與電壓關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中所連接的實(shí)物圖，其中電源電壓為6V．
（1）①將甲圖中的滑動(dòng)變阻器阻值調(diào)到最大，試觸開(kāi)關(guān)時(shí)，會(huì)看到的現(xiàn)象是：
電壓表：

指針偏轉(zhuǎn)到表盤右側(cè)無(wú)刻度線處

；電流表：

示數(shù)為0

．
②圖甲中有一根導(dǎo)線接錯(cuò)了，請(qǐng)?jiān)阱e(cuò)誤處畫(huà)“×”，并在圖上改正．

（2）改正錯(cuò)誤后，測(cè)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：

電阻一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比

．
（3）用這個(gè)電路還可以測(cè)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(kāi)關(guān)后，當(dāng)電壓表示數(shù)為2.5V時(shí)，電流表示數(shù)如圖乙，則小燈泡正常發(fā)光的電阻是

10.4

Ω（保留1位小數(shù)）；從圖丙的小燈泡的U-I圖象可知通過(guò)小燈泡電流與小燈泡兩端電壓不成正比，其原因是

小燈泡的電阻是變化的，隨溫度的升高而增大

．
（4）小明又發(fā)現(xiàn)了一種能測(cè)出小燈泡正常發(fā)光時(shí)電阻的方法，他設(shè)計(jì)的電路如圖丁所示，其中電阻箱的阻值變化范圍是0～9999.9Ω．請(qǐng)你幫他在空白處補(bǔ)全實(shí)驗(yàn)步驟．
①將開(kāi)關(guān)S與1相連（如圖丁所示），調(diào)節(jié)變阻器滑片，使電壓表的示數(shù)為2.5V．
②將開(kāi)關(guān)S與2相連，保持

滑動(dòng)變阻器的滑片的位置

不動(dòng)，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

，即為小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻．
（5）小明這種測(cè)電阻的方法稱為等效替代法，請(qǐng)你再舉一個(gè)實(shí)例：

求串聯(lián)電路的總電阻

．

Answer 1

分析：（1）①由電路圖可知，電壓表串聯(lián)在電路中測(cè)電源的電壓，電流表測(cè)電路中的電路，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(shí)驗(yàn)中，電壓表應(yīng)測(cè)定值電阻兩端的電壓，根據(jù)定值電阻分得的最大電壓確定量程；
（2）探究電流與電壓關(guān)系時(shí)，應(yīng)控制電阻的阻值不變，然后分析通過(guò)電流和兩端的電壓關(guān)系即可得出結(jié)論；
（3）根據(jù)電流表的量程和分度值讀出電流表的示數(shù)，根據(jù)歐姆定律求出小燈泡正常發(fā)光的電阻；燈泡的燈絲會(huì)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）由等效代替的方法可知，先把開(kāi)關(guān)S與1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(kāi)關(guān)S與2相連，保持滑動(dòng)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(shí)，變阻器的示數(shù)即為額定電壓下燈泡的電阻．

解答：解：
（1）①由電路圖可知，電壓表串聯(lián)在電路中測(cè)電源的電壓，
因電壓表的量程為0～3V，且電源的電壓為6V，
所以電壓表的示數(shù)會(huì)指針偏轉(zhuǎn)到表盤右側(cè)無(wú)刻度線處；
又因電壓表的電阻很大，所以電流表的示數(shù)為0．
②電源的電壓為6V，當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最小時(shí)，定值電阻分得的電壓為0～15V，修改后的電路圖如下圖所示：

（2）探究電流與電壓關(guān)系時(shí)，應(yīng)控制電阻的阻值不變，
由表中數(shù)據(jù)可知，通過(guò)電阻電流的變化倍數(shù)和其兩端的電壓變化倍數(shù)相等，
故可得結(jié)論：電阻一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比．
（3）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，
小燈泡正常發(fā)光的電阻R=

U

I

=

2.5V

0.24A

≈10.4Ω；
圖線彎曲說(shuō)明燈泡的電阻值是變化的，不是定值，這是因?yàn)闊艚z電阻隨溫度升高而增大，燈泡兩端電壓越大，通過(guò)燈的電流越大，燈泡的實(shí)際功率越大，燈絲溫度越高，電阻越大，所以圖線不是直線．
（4）由等效替代法可知，先將開(kāi)關(guān)S與1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(kāi)關(guān)S與2相連，保持滑動(dòng)變阻器的滑片的位置不動(dòng)，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，即為小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻．
（5）利用等效替代法的有：求串聯(lián)電路的總電阻，求并聯(lián)電路的總電阻，探究平面鏡成像特點(diǎn)中用玻璃板代替平面鏡等．
故答案為：
（1）①指針偏轉(zhuǎn)到表盤右側(cè)無(wú)刻度線處；示數(shù)為0A；
②如上圖所示；
（2）電阻一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比；
（3）10.4；小燈泡的電阻是變化的，隨溫度的升高而增大；
（4）②滑動(dòng)變阻器的滑片的位置；2.5；電阻箱連入電路中的電阻；
（5）求串聯(lián)電路的總電阻．

點(diǎn)評(píng)：本題以“探究電流與電壓關(guān)系”實(shí)驗(yàn)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(wèn)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(jì)實(shí)驗(yàn)的能力，要注意等效替代法和歐姆定律的應(yīng)用．