Question

18．在“測量小燈泡電阻”實驗中，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，滑動電阻器上標有“20Ω 1A”字樣．

（1）如圖甲是連接的不完整的實驗電路，請你用筆畫線代替導線把實物圖連接完整．要求：滑動變阻器的滑片向右移動時小燈泡變亮
（2）連接電路時，開關應斷開，正確連號電路，閉合開關后，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，此時電壓表的示數(shù)約為3V．
（3）排除故障后，調節(jié)滑動變阻器使電壓表的讀數(shù)為2.5V，此時電流表的讀數(shù)如圖乙所示，通過小燈泡的電流是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系”，老師取走小燈泡，拿來幾個定值電阻，小喬先把10Ω電阻連入如圖甲所示的電路，實驗中，將變阻器的滑片移到某一位置時，讀出電壓表的示數(shù)為2V，并讀出電流表此時的示數(shù)，緊接著小喬想更換電阻再做兩次實驗，可供選擇的電阻有20Ω、30Ω、50Ω定值電阻各一個．
①為了保證實驗成功，他應該選擇的電阻是20Ω和30Ω；．
②該實驗的結論是：電壓一定時，電流與電阻成反比．

Answer 1

分析 （1）燈泡與滑動變阻器串聯(lián)，滑動變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中，滑動變阻器的滑片向右移動時小燈泡變亮說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大燒壞用電器，連接電路時開關應斷開；如果燈絲斷了，則電壓表串聯(lián)在電路中測電源的電壓；
（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燈泡的電阻；
（4）電阻一定時，電流與電壓成正比；
（5）在探究電流與電阻實驗中，因為通過導體電流的大小與導體兩端的電壓和導體的電阻兩個因素有關，所以實驗中更換電阻后要調節(jié)滑動變阻器的滑片使電阻兩端的電壓保持不變仍為4.5V，據(jù)此判斷選擇；最后根據(jù)歐姆定律的內容得出實驗結論．

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極相連，如下圖所示：

（2）為保護電路，連接電路時開關應斷開；
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，此時燈泡的電阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.3A}$≈8.3Ω；
（4）電阻一定時，電流與電壓成正比，因此甲為定值電阻U-I圖象；
（5）①為了保證實驗成功，要保證更換電阻后電壓表的示數(shù)仍為2V；因為電源電壓為3V，所以滑動變阻器兩端的電壓只能是1V，即：U₁：U₂=2V：1V=2：1；
因為兩電阻串聯(lián)，所以R₁：R₂=U₁：U₂=2：1；
因為滑動變阻器R₂的最大電阻為20Ω，所以R₁≤40Ω，故只能選20Ω或30Ω；
②根據(jù)歐姆定律的內容可得實驗結論：電壓一定時，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．

點評 本題考查了電壓表量程的選擇和正確使用、實驗的注意事項和出現(xiàn)故障時的現(xiàn)象、電壓表的讀數(shù)、串聯(lián)電路的特點和歐姆定律的內容及應用等，涉及的知識點較多，綜合性強；在研究電流與電阻的關系時，改變電阻的大小的同時，要注意控制電阻兩端的電壓不變，這樣才能得出準確的結論，利用好控制變法（更換電阻后，要保持電阻兩端的電壓不變）是本題的關鍵．