Question

圖甲是小明“探究電流與電壓關(guān)系”的實驗中所連接的實物圖．

（1）①將甲圖中的滑動變阻器阻值調(diào)到最大，試觸開關(guān)時，會看到的現(xiàn)象是電壓表：

 

，電流表：

 

．
②圖甲中有一根導線接錯了，請在錯誤處畫“×”，并在圖上改正．
（2）改正錯誤后，測量了幾組電壓和電流的值如圖表：

電壓U/V	1.2	1.6	2.0	2.4	2.8
電流I/A	0.12	0.16	0.20	0.24	0.28

分析數(shù)據(jù)得出的結(jié)論是：

 

．
（3）用這個電路還可以測小燈泡的電阻，將定值電阻換成一只標有“2.5V”的小燈泡，閉合開關(guān)后當電壓表示數(shù)為2.5V時，電流表示數(shù)如圖乙，則小燈泡正常發(fā)光的電阻是

 

Ω（保留小數(shù)點后一位數(shù)值），圖丙是小燈泡的U-I圖象，請你說明為什么電流與電壓不成正比？

 

．
（4）小明又發(fā)現(xiàn)了一種能測出小燈泡正常發(fā)光時電阻的方法，他設(shè)計的電路如圖丁所示，其中表示標準電阻箱（阻值變化范圍是0～9999.9Ω）．（提示：圖中的選擇開關(guān)，可擲向A．B．C．D四檔，當選擇開關(guān)擲向A檔時，1、2兩支路同時接通）請你幫他寫出主要的實驗步驟：

 

；

 

小明知道了小燈泡正常發(fā)光電阻，還利用這個測量結(jié)果計算出小燈泡的額定功率，其表達式為P_額=

 

（用符號表示）

Answer 1

分析：分析電路故障時可以通過電流流向依次查找，探究電流與電壓關(guān)系時，通過觀察數(shù)據(jù)，很容易發(fā)現(xiàn)在電阻一定時，電流跟電壓成正比，測電燈泡電阻時，得出的圖象中電流跟電壓不是正比關(guān)系，說明電阻在發(fā)生變化，最后是自主設(shè)計實驗步驟，側(cè)重考查學生實驗綜合能力．

解答：解：（1）①觀察電路圖，電流表跟被測電阻并聯(lián)將被測電阻短路，電壓表串聯(lián)在電路中，由于自身電阻較大，因此電路中幾乎沒有電流，電壓表此時測量電源電壓，因此電壓表指針偏轉(zhuǎn)到表盤右側(cè)無刻度線處超量程，電流表示數(shù)為0；
故答案為：指針偏轉(zhuǎn)到表盤右側(cè)無刻度線處；0．
②改正電路就是將電流表串聯(lián)接在電路中，電壓表和被測電阻并聯(lián)，改正圖見答案．

（2）通過觀察數(shù)據(jù)表，可以發(fā)現(xiàn)：在電阻一定時，導體的電流跟導體兩端電壓成正比．
（3）由題可知：U=2.5V，電流表示數(shù)，I=0.24A，根據(jù)歐姆定律得：R=

U

I

=

2.5V

0.24A

=10.4Ω；
通過觀察伏安特性曲線可知，電阻在不斷變化，是因為金屬導體的電阻隨溫度增加不斷變大，即：小燈泡電阻是變化的，隨燈絲溫度升高而增大．
故答案為：10.4；小燈泡電阻是變化的，隨燈絲溫度升高而增大．
（4）通過“等效代替”思想來測量燈泡在額定電壓下的電阻，因此實驗步驟為：
①選擇開關(guān)擲向A（或如圖所示位置），調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使電壓表的示數(shù)為2.5V．
②將選擇開關(guān)擲向B，保持滑動變阻器滑片位置不動，調(diào)節(jié)電阻箱使電壓表的示數(shù)為2.5V，記下電阻箱連入電路中的阻值R₀，小燈泡正常發(fā)光的電阻就為R₀．
根據(jù)純電阻功率的計算式得：燈泡額定功率P額= 

U 2 額

R0

．

點評：該題以“探究電流與電壓關(guān)系”實驗為基礎(chǔ)，不僅考查了電流與電壓的關(guān)系，而且考查了電路故障問題以及金屬導體的電阻隨溫度變化規(guī)律和自主設(shè)計實驗的能力．