Question

8．楠楠同學(xué)在資料上看到了一份材料，某大學(xué)物理系的同學(xué)在測(cè)定額定電壓為2.5V小燈泡的電阻的實(shí)驗(yàn)中，得到部分U和I的數(shù)據(jù)如表所示．

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	1	2	3	4	5	6
U/V	0.20	0.80	1.40	2.00	2.50	3.00
I/A	0.02	0.08	0.14	0.18	0.20	0.21

（1）楠楠想根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，畫(huà)出該小燈泡的電流跟電壓變化的圖象，于是她設(shè)計(jì)了如圖所示的坐標(biāo)圖．
①請(qǐng)你幫楠楠在坐標(biāo)圖丙中畫(huà)出該小燈泡的電流隨電壓變化的圖象；
②從材料或圖象中可知，該小燈泡的額定電流為0.20A，正常發(fā)光時(shí)的電阻為12.5Ω；   
（2）楠楠還想利用初中的物理實(shí)驗(yàn)器材，通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證上述表格中的每一組數(shù)據(jù)是否正確，于是她又設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路圖，同時(shí)找來(lái)了實(shí)驗(yàn)器材并連接了部分實(shí)物電路，其中電源用的是2節(jié)新干電池，滑動(dòng)變阻器的電阻可在0～50Ω內(nèi)調(diào)節(jié)．

①請(qǐng)你用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線，按照?qǐng)D甲所示電路圖，幫楠楠將圖乙中的實(shí)物電路圖連接完整；
②閉合開(kāi)關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)移到A端（選填“A”或“B”）；實(shí)驗(yàn)中，由于操作不小心等原因，導(dǎo)致電壓表的示數(shù)變?yōu)榱�，電流表的示�?shù)增大，則電路可能出現(xiàn)的故障是小燈泡短路．
③楠楠通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證上述表格中的每一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的正確性，你認(rèn)為楠楠能做到嗎？請(qǐng)簡(jiǎn)要說(shuō)明理由．不能做到；因?yàn)殡娫措妷翰?V，導(dǎo)線和電源都有電阻，燈泡兩端的電壓不可能達(dá)到3V，最小電流也不能達(dá)到0.02A．

Answer 1

分析 （1）①由表中數(shù)據(jù)先將各點(diǎn)描在坐標(biāo)紙上，用平滑的由線相連即可得出電壓與電流的關(guān)系圖象；
②由表格數(shù)據(jù)可知，額定電壓為2.5V時(shí)所對(duì)應(yīng)的電流，由歐姆定律可求得燈泡的電阻；
（2）①滑動(dòng)變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中，根據(jù)小燈泡的額定電流選擇電流表的量程，且串聯(lián)在電路中；
②為了保護(hù)電路，閉合開(kāi)關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)位于阻值最大處；若電壓表示數(shù)為零，電流表示數(shù)增大，則可能為與電壓表并聯(lián)部分短路；
③結(jié)合表中的第1組和最后一組數(shù)據(jù)，或分析依據(jù)現(xiàn)有的器材能否驗(yàn)證表格中的數(shù)據(jù)．

解答 解：（1）①將表格中電壓和對(duì)應(yīng)的電流在坐標(biāo)圖描點(diǎn)，用平滑的曲線將這些點(diǎn)連接即可得出電壓與電流的關(guān)系，如圖所示：

②由題意知，小燈泡的額定電壓為2.5V，由表格數(shù)據(jù)可知，當(dāng)電壓為2.50V時(shí)，電流為0.20A；
由歐姆定律I=$\frac{U}{I}$得，小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻：
R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.50V}{0.20A}$=12.5Ω．
（2）①由電路圖可知，電流表、燈泡及滑動(dòng)變阻器應(yīng)串聯(lián)，由表可知，燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流是0.2A，所以電流表選擇0～0.6A量程，
滑動(dòng)變阻器要按“一上一下”的原則串聯(lián)在電路中，故只需將滑動(dòng)變阻器接上面任一接線柱與燈泡右接線柱連接，如圖所示：

②閉合開(kāi)關(guān)前，為了保護(hù)電路，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)位于最大阻值處，故應(yīng)將滑片應(yīng)移到A端．
電壓表示數(shù)為零，說(shuō)明燈泡兩端無(wú)電壓，而電流表的示數(shù)增大，說(shuō)明電路連通，且電阻變小，說(shuō)明與電壓表并聯(lián)部分應(yīng)發(fā)生短路，即小燈泡短路．
③讀第1組數(shù)據(jù)可知，當(dāng)電流為0.02A時(shí)，電源電壓為3V，計(jì)算可知電路的總電阻應(yīng)達(dá)到R=$\frac{U}{I}$=$\frac{3V}{0.02A}$=150Ω，
滑動(dòng)變阻器最大可達(dá)50Ω，而燈泡電阻只有達(dá)到100Ω時(shí)電路中的電流才可能為0.02A，這是不可能達(dá)到的；
讀第6組數(shù)據(jù)可知，電壓應(yīng)達(dá)到3V，而兩節(jié)新干電池的電壓最大為3V，且導(dǎo)線和電源都有電阻，也會(huì)分擔(dān)一部分電壓，故很難保證燈泡兩端的電壓也達(dá)到3V．
故答案為：（1）①見(jiàn)上圖；②0.20；12.5；
（2）①見(jiàn)上圖；②A；小燈泡短路；③不能做到；因?yàn)殡娫措妷翰?V，導(dǎo)線和電源都有電阻，燈泡兩端的電壓不可能達(dá)到3V，最小電流也不能達(dá)到0.02A．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了坐標(biāo)圖的畫(huà)法、電表的讀數(shù)、電阻的計(jì)算、實(shí)物圖的連接、電路故障的分析與判斷以及對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析與論證，涉及到的知識(shí)點(diǎn)較多，綜合性強(qiáng)，尤其是電路故障的分析和數(shù)據(jù)的論證是此題的難點(diǎn)．