Question

8．小彬用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)器材探究“電流與電阻的關(guān)系”．電源電阻為3V，滑動(dòng)變阻器上標(biāo)有“20Ω　2A”字樣，阻值分別為5Ω、10Ω、20Ω、50Ω的定值電阻各一個(gè)．

（1）請(qǐng)你用筆畫(huà)線(xiàn)代替導(dǎo)線(xiàn)，把圖甲所示的實(shí)驗(yàn)電路補(bǔ)充完整．
（2）小彬?qū)?Ω定值電阻接入電路后，閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片P，使電流表的示數(shù)如圖乙所示，此時(shí)電路中的電流為0.36A．
（3）將5Ω定值電阻換成10Ω定值電阻，閉合開(kāi)關(guān)，為了保持電壓表的示數(shù)不變，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片P向A（選填“A”或“B”）移動(dòng)，記錄此時(shí)各表的示數(shù)．
（4）將10Ω定值電阻換成20Ω定值電阻，重復(fù)步驟（3）．在許多實(shí)驗(yàn)中都需要多次測(cè)量，其目的有以下兩種，你認(rèn)為自本實(shí)驗(yàn)中測(cè)量多組數(shù)據(jù)的目的是B（填“A”或“B”）
A．是為了求平均值，減小實(shí)驗(yàn)誤差   B．是為了從不同情況中尋找普遍規(guī)律，避免偶然性

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	定值電阻（Ω）	電流表示數(shù)（A）
1		5
2	10	0.18
3	20	0.09

（5）實(shí)驗(yàn)記錄的多組數(shù)據(jù)如表所示．分析數(shù)據(jù)可得出結(jié)論：當(dāng)電壓一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體中的電流與電阻成反比．
（6）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，小彬問(wèn)老師再次實(shí)驗(yàn)中能否換用50Ω的定值電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)？老師指導(dǎo)小彬分析了不能更換的原因，你認(rèn)為其原因是變阻器的最大阻值太�。�
（7）很多實(shí)驗(yàn)都要用到滑動(dòng)變阻器，除了能保護(hù)電路，還有其它作用，本實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器的作用是控制電壓表示數(shù)不變；研究電流與電壓的關(guān)系時(shí)，滑動(dòng)變阻器的作用是改變電壓表的示數(shù)．
（8）小彬研究完電流與電阻的關(guān)系后，只將定值電阻換成額定電壓為2.5V的小燈泡，連接好電路后，閉合開(kāi)關(guān)，逐漸減小滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，發(fā)現(xiàn)小燈泡始終不亮，電壓表有示數(shù)，電流表指針幾乎不偏轉(zhuǎn)，出現(xiàn)此現(xiàn)象的原因可能是燈泡斷路．
（9）排出故障后，閉合開(kāi)關(guān)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，圖丙的U-I圖象是小莉根據(jù)多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制的，根據(jù)圖象可得小燈泡的額定功率是0.5W．根據(jù)圖象，小莉還發(fā)現(xiàn)小燈泡的電阻是變化的，造成這一變化的原因是燈絲的電阻隨溫度的變化而變化．

Answer 1

分析 （1）電壓表與電阻并聯(lián)，電流表、滑動(dòng)變阻器與電阻串聯(lián)，滑動(dòng)變阻器要接一上一下；
（2）根據(jù)電流表的量程和分度值讀出電流值；
（3）研究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，應(yīng)控制電壓表示數(shù)不變，根據(jù)分壓原理先判斷電壓表示數(shù)的變化，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，再確定滑片移動(dòng)的方向；
（4）為得出普遍性的結(jié)論，應(yīng)多次測(cè)量；
（5）分析表中數(shù)據(jù)得出結(jié)論；
（6）研究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，應(yīng)控制電壓表示數(shù)不變，當(dāng)變阻器最大阻值連入電路時(shí)，根據(jù)分壓原理求出換用50Ω的定值電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，電壓表的示數(shù)，與1.8V比較；
（7）研究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，要控制電壓表示數(shù)不變，
研究電流與電壓的關(guān)系時(shí)，為得出普遍性的規(guī)律，要滑動(dòng)變阻器改變電壓表示數(shù)，多次測(cè)量；
（8）若電流表示數(shù)幾乎為0，燈不亮，說(shuō)明電路可能斷路；電壓表示數(shù)接近電源電壓，說(shuō)明電壓表與電源連通，則與電壓表并聯(lián)的支路以外的電路是完好的，則與電壓表并聯(lián)的燈泡斷路了；
（9）由圖知找到燈的額定電壓下的電流為，根據(jù)P=UI求燈的額定功率；因燈的電阻隨溫度的變化而變化．

解答 解：（1）電壓表與電阻并聯(lián)，由于電源電壓為3V，所以應(yīng)選擇0～3V的量程；滑動(dòng)變阻器已接了下面一個(gè)接線(xiàn)柱，可再接上面任意一個(gè)接線(xiàn)柱，如下圖所示：

（2；由乙圖知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.36A；
（3）將5Ω電阻換成10Ω后，根據(jù)分壓原理，電壓表的示數(shù)會(huì)變大，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的特點(diǎn)，應(yīng)增大變阻器分得的電壓，所以應(yīng)該增大滑動(dòng)變阻器的阻值，即應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片P向A移動(dòng)，使電壓表仍為原來(lái)的示數(shù)不變；
（4）探究電流與電阻的關(guān)系，要多次實(shí)驗(yàn)是為 了得出普遍性結(jié)論，故選B；
（5）由表中數(shù)據(jù)可知，電阻是原來(lái)的幾倍，電流是原來(lái)的幾分之一，所以，電流和電阻的關(guān)系為：當(dāng)電壓一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體中的電流與電阻成反比；
（6）由表中數(shù)據(jù)可知，電壓表示數(shù)為10Ω×0.18A=1.8V．假設(shè)滑動(dòng)變阻器連入電路中為最大阻值為20Ω，根據(jù)分壓原理，此時(shí)變阻器分得的電壓最大，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，定值電阻的電壓最�。�
根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點(diǎn)可知，$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}}=\frac{50Ω}{20Ω}$=$\frac{5}{2}$，所以，
根據(jù)分壓原理，則定值電阻兩端最小電壓為$\frac{5}{5+2}$×3V≈2.14V＞1.8V，
由此可知，即使變阻器連入電路中的阻值最大，電壓表示數(shù)仍超過(guò)1.8V，定值電阻兩端電壓始終為1.8V不能滿(mǎn)足；
（7）很多實(shí)驗(yàn)都要用到滑動(dòng)變阻器，除了能保護(hù)電路，還有其它作用，本實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器的作用是：控制電壓表示數(shù)不變；研究電流與電壓的關(guān)系時(shí)，滑動(dòng)變阻器的作用是改變電壓表示數(shù)，多次測(cè)量；
（8）經(jīng)分析，閉合開(kāi)關(guān)，逐漸減小滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，發(fā)現(xiàn)小燈泡始終不亮，電壓表有示數(shù)，電流表指針幾乎不偏轉(zhuǎn)，出現(xiàn)此現(xiàn)象的原因可能是：燈泡斷路；
（9）由圖知，燈的額定電壓下的電流為0.2A，燈的額定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；因燈的電阻隨溫度的變化而變化，不是一個(gè)定值，故小莉還發(fā)現(xiàn)小燈泡的電阻是變化的．
故答案為：（1）如上所示；（2）0.36；
（3）電壓；A；（4）B；
（5）反；．
（6）變阻器的最大阻值太��；（7）控制電壓表示數(shù)不變；改變電壓表的示數(shù)；
（8）燈泡斷路；
（9）0.5；燈絲的電阻隨溫度的變化而變化．

點(diǎn)評(píng) 本題研究電流與電壓、電阻的關(guān)系，考查電路的連接、電表讀數(shù)、控制變量法的運(yùn)用、對(duì)器材的要求、故障的分析、影響電阻的因素，同時(shí)還考查了電功率的測(cè)量，綜合性強(qiáng)．