Question

19．小明做測“小燈泡電阻”實驗時，所用器材有電壓為6V的電源，額定電壓為2.5V（燈正常發(fā)光時電阻為10Ω左右）的小燈泡，以及符合實驗要求的滑動變阻器、電壓表、電流表、開關(guān)和導線．
（1）如圖甲所示是小明沒有連接完整的實物電路，請你用筆畫線代替導線，幫小明將實物電路連接完整．
（2）小明連好電路閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)小燈泡發(fā)光較暗，無論如何移動滑動變阻器滑片P，小燈泡亮度都不變，則原因可能是將變阻器的下面兩個接線柱連入了電路．
（3）小明調(diào)整電路后閉合開關(guān)，移動滑片P到某處，電壓表的示數(shù)為2.2V．要測得小燈泡正常工作時的電阻，應將滑片P向右（選填“左”或“右”）端滑動．
（4）小明通過移動滑片P，分別記下了多組對應的電壓表和電流表的示數(shù)，并繪制成了如圖乙所示的U-I圖象，該圖是一條曲線，原因是小燈泡電阻受溫度影響，根據(jù)圖象提供的信息，可計算出小燈泡正常工作時的電阻是12.5Ω．
（5）實驗結(jié)束后，小明僅將小燈泡換成定值電阻，來探究“電流與電阻的關(guān)系”，小明想要完成四組實驗，準備好的定值電阻有5Ω、10Ω、15Ω、20Ω．
①將電路連接正確后，閉合開關(guān)，移動變阻器的滑片P，使定值電阻兩端的電壓為2V，電流表示數(shù)如圖丙所示，為0.4A，則此時滑動變阻器的阻值為10Ω．
②斷開開關(guān)，將定值電阻換成阻值為10Ω的電阻，其余不動，閉合開關(guān)，電壓表示數(shù)將變大（選填“變大”或“變小”），為完成此四組實驗，滑動變阻器的最大電阻應不小于20Ω．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燈的額定電壓確定電壓表選用的量程與燈并聯(lián)，由歐姆定律，求小燈泡正常工作時的電流大小確定電流表選用的量程串聯(lián)在電路中；
（2）小明連好電路閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)小燈泡發(fā)光較暗，說明電路為通路，且電路中電流較小，電阻較大；無論如何移動滑動變阻器滑片P，小燈泡亮度都不變，說明變阻器失去了變阻的作用，據(jù)此分析可能的原因；
（3）燈在額定電壓下正常發(fā)光，比較電壓表示數(shù)與額定電壓的大小，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律及分壓原理確滑片移動的方向；
（4）燈的電阻受溫度影響；根據(jù)圖象信息，由歐姆定律求電阻大��；
（5）①根據(jù)圖丙電流表小量程讀數(shù)；根據(jù)串聯(lián)電路的規(guī)律和歐姆定律求變阻器連入電路中的電阻；
②求出定值電阻的大小，根據(jù)分壓原理確定電壓表示數(shù)變化；
由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律和分壓原理確定變阻器連入電路中的最小阻值．

解答 解：（1）燈的額定電壓為2.5V，電壓表選用小量程與燈并聯(lián)，因燈正常發(fā)光時電阻為10Ω左右，由歐姆定律，小燈泡正常工作時的電流約為：
I=$\frac{U}{R}=\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，電流表選用小量程串聯(lián)在電路中，如下所示：

（2）小明連好電路閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)小燈泡發(fā)光較暗，說明電路為通路，且電路中電流較小，電阻較大；無論如何移動滑動變阻器滑片P，小燈泡亮度都不變，說明變阻器失去了變阻的作用，則原因可能是將變阻器的下面兩個接線柱連入了電路；
（3）燈在額定電壓下正常發(fā)光，電壓表示數(shù)為2V，小于燈的額定電壓2.5V，應增大燈的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，應減小變阻器的電壓，由分壓原理，應減小變阻器連入電路中的電阻大小，故滑片向右移動，直到電壓表示數(shù)為額定電壓；
（4）因小燈泡電阻受溫度的影響，即不是一個定值，根據(jù)歐姆定律的變形公式U=IR，繪制成了的U-I圖象是一條曲線；根據(jù)圖象提供的信息，燈在額定電壓下2.5V的電流為0.2A，可計算出小燈泡正常工作時的電阻：
R=$\frac{U}{I}=\frac{2.5V}{0.2A}$=12.5Ω；
（5）①將電路連接正確后，閉合開關(guān)，移動變阻器的滑片P，使定值電阻兩端的電壓為2V，電流表示數(shù)如圖丙所示，圖中電流表選用小量程，分度值為0.02A，示數(shù)為I′=0.4A，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，變阻器的電壓：
U_滑=U-U_定=6V-2V=4V，
根據(jù)串聯(lián)電路電流的規(guī)律和歐姆定律的變形公式，則此時滑動變阻器的阻值：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I′}$=$\frac{4V}{0.4A}$=10Ω；
②在①中，定值電阻的大小為：
R_定=$\frac{{U}_{定}}{I′}=\frac{2V}{0.4A}$=5Ω，斷開開關(guān)，將定值電阻換成阻值為10Ω的電阻，其余不動，閉合開關(guān)，由分壓原理，電壓表示數(shù)將變大；
研究電流與電阻的關(guān)系時，要控制電壓表示數(shù)為2V不變，根據(jù)電路電壓的規(guī)律，
U_滑=U-U_定=6V-2V=4V，
變阻器的電壓為電壓表示數(shù)的$\frac{4V}{2V}$=2倍，由分壓原理，變阻器連入電阻中的電阻為定值電阻的2倍，即為2×20Ω=40Ω，故為完成此四組實驗，滑動變阻器的最大電阻應不小于40Ω．
故答案為：（1）如上所示；（2）將變阻器的下面兩個接線柱連入了電路；（3）右；（4）溫度；12.5；（5）①0.4；10；②變大；40．

點評 本題測“小燈泡電阻”，考查電路的連接、反�，F(xiàn)象的分析、操作過程、影響電阻的因素、電阻的計算、影響電阻大小的因素；同時也探究了“電流與電阻的關(guān)系”，考查電流表讀數(shù)、歐姆定律、控制變量法、串聯(lián)電路的規(guī)律和對實驗器材的要求，綜合性較強．