Question

12．在測(cè)量小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻的實(shí)驗(yàn)中，選用的電源電壓為4.5V，小燈泡的額定電壓為2.5V，圖甲是未連接完整的實(shí)驗(yàn)電路．

（1）連接實(shí)驗(yàn)電路的過(guò)程中開關(guān)應(yīng)斷開．
（2）請(qǐng)你用筆畫線代替導(dǎo)線將圖甲所示的實(shí)驗(yàn)電路連接完整（要求滑動(dòng)變阻器的滑片p向左移動(dòng)時(shí)電流表的示數(shù)變�。�．
（3）閉合開關(guān)后，緩慢移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P，同時(shí)觀察電壓表 （選填“電壓表”或“電流表”）示數(shù)的變化，當(dāng)電壓表的示數(shù)如圖乙所示時(shí)，其讀數(shù)為1.8V：若要測(cè)得小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻，滑片P應(yīng)向右 （選填“左”或“右”）端移動(dòng)．
（4）閉合開關(guān)，兩表均有示數(shù)，若將小燈泡從燈座中取走，電壓表有示數(shù)（選填“有”或“無(wú)”）．
（5）電路正常后，改變滑片P的位置，獲得多組對(duì)應(yīng)的電壓、電流值，繪制了如圖丙所示的，I-U圖象（不計(jì)小燈泡電阻隨溫度的變化）．由圖象可知，小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻是10Ω．
（6）空閑之余，小張換用另一未知電壓的新電源又做了幾次實(shí)驗(yàn)，保持滑動(dòng)變阻器滑片在某一位置不變時(shí)，有了新的發(fā)現(xiàn)：可以將電壓表改成直接讀出電阻值的歐姆表，請(qǐng)你幫他刻出5.0V處標(biāo)為50Ω．

次數(shù)	1	2	3	4	5
電阻R/Ω	5	10	15	20
電壓U/V	2.0	3.0	3.6	4.0	5.0

Answer 1

分析 （1）為防止電路中電流過(guò)大，在連接電路時(shí)，開關(guān)應(yīng)該斷開；
（2）掌握滑動(dòng)變阻器的連接方式：一上一下；
（3）要測(cè)量小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻，需使小燈泡兩端的電壓等于額定電壓；
確定電壓表的量程后讀出電壓表的數(shù)值，根據(jù)串分壓的知識(shí)或歐姆定律判斷滑動(dòng)變阻器阻值的變化，得出滑片移動(dòng)的方向；
（4）掌握斷路的概念及特點(diǎn)，若串聯(lián)電路發(fā)生斷路，則電路中不會(huì)有電流，用電器不工作，斷路處的電壓為電源電壓；
（5）根據(jù)圖象確定額定電壓下的電流，根據(jù)公式R=$\frac{U}{I}$計(jì)算出電阻的阻值．
（6）根據(jù)滑動(dòng)變阻器的阻值不變結(jié)合歐姆定律及串聯(lián)電路的電流、電壓特點(diǎn)得出5.0V時(shí)的電阻值．

解答 解：（1）連接實(shí)物圖時(shí)，開關(guān)要處于斷開狀態(tài)，防止連接完最后一根導(dǎo)線，電路接通，燒壞元件，

（2）為保護(hù)電路，連接電路時(shí)，開關(guān)應(yīng)斷開；滑動(dòng)變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中．
（3）閉合開關(guān)后，緩慢移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P，同時(shí)觀察電壓表示數(shù)的變化；
由圖知電壓表的分度值為0.1V，電壓表示數(shù)為1.8V，燈泡兩端的電壓為1.8V，要使燈泡兩端電壓由1.8增大到2.5V，電路電流要增大，總電阻減小，滑動(dòng)變阻器連入電路的部分減小，滑片向右端移動(dòng)．
（4）實(shí)驗(yàn)時(shí)閉合開關(guān)，兩表均有示數(shù)，若將小燈泡從燈座中取走，此時(shí)電路相當(dāng)于電壓表與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，由于電壓表的電阻太大，電路中的電流幾乎為零，因此電流表無(wú)示數(shù)，而電壓表有示數(shù)（幾乎為電源電壓）．
（5）由圖象可知，當(dāng)小燈泡L正常發(fā)光時(shí)的電壓為2.5V，由圖象可知對(duì)應(yīng)的電流為0.25A；因此小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻是R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.25A}$=10Ω；
（6）保持滑動(dòng)變阻器滑片位置不變，當(dāng)在R處換接上不同阻值的定值電阻時(shí)，電阻兩端的電壓會(huì)發(fā)生變化，所以不能得出電流與電阻成反比的關(guān)系；
根據(jù)電源電壓和滑動(dòng)變阻器的阻值不變，由表格中1、2數(shù)據(jù)知：
$\frac{{U}_{1}}{{R}_{1}}$=$\frac{U}{{R}_{1}+{R}_{滑}}$即$\frac{2V}{5Ω}$=$\frac{U}{5Ω+{R}_{滑}}$------①
$\frac{{U}_{2}}{{R}_{2}}$=$\frac{U}{{R}_{2}+{R}_{滑}}$ 即$\frac{3V}{10Ω}$=$\frac{U}{10Ω+{R}_{滑}}$-------②
聯(lián)立①②得
U=6V，R_滑=10Ω
當(dāng)電壓表示數(shù)U₅=5.0V時(shí)，
此時(shí)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓U_滑=U-U₅=6.0V-5.0V=1.0V，
電路中的電流I=U_滑R_滑=$\frac{1V}{10Ω}$=0.1A，
由I=UR得，第5次定值電阻的阻值：
R₅=$\frac{{U}_{5}}{I}$=$\frac{5V}{0.1A}$=50Ω．
故答案為：（1）斷開；（2）如圖；（3）電壓表；1.8；右；（4）有；（5）10；（6）50．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)物圖的連接、滑動(dòng)變阻器的使用、電壓表的讀數(shù)、電路故障的判斷、功率的計(jì)算等．其中實(shí)物圖的連接在實(shí)驗(yàn)題中出現(xiàn)的頻率很高，一定要掌握．