Question

圖甲是小明“探究電流與電壓關系”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到最大，試觸開關時，會看到的現象是電壓表：______     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下表：

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

分析數據得出的結論是：______．
（3）用這個電路還可以測量小燈泡的電阻．將定值電阻換成一只標有“2.5V”的小燈泡，閉合開關后當電壓表示數為2.5V時，電流表示數如圖乙所示，則小燈泡正常發光時的電阻是______Ω（保留小數點后一位數值），額定功率是______W，圖丙是小燈泡的U-I圖象，電流與電壓不成正比的原因是______．
（4）小明又發現了一種能測出小燈泡正常發光時電阻的方法．設計的電路如圖丁所示，其中最右邊表示標準電阻箱（阻值變化范圍是0～9999.9Ω）．（提示：圖中的選擇開關，可擲向A、B、C、D四檔，當選擇開關擲向A檔時，1、2兩支路同時接通）請你幫他完成主要的實驗步驟：
①將選擇開關與A相連，調節滑動變阻器的滑片，使電壓表的示數2.5V．
②將選擇開關與B相連，保持______不變，調節______使電壓表的示數仍為2.5V，記下______，即為小燈泡正常發光時的電阻．

Answer 1

【答案】分析：（1）①由電路圖可知，電壓表串聯在電路中測電源的電壓，電流表測電路中的電流，
根據電壓表的量程和電源的電壓確定其指針的位置，根據電壓表相當于斷路分析電流表指針的位置；
②“探究電流與電壓關系”的實驗中，電壓表應與被測電阻并聯，據此分析電路，找出錯誤，并改正；
（2）探究電流與電壓關系時，應控制電阻的阻值不變，然后分析通過電流和兩端的電壓關系即可得出結論；
（3）根據圖乙所示電流表，確定電流表的量程與分度值，讀出電流表的示數，
然后根據歐姆定律求出小燈泡正常發光的電阻；由電功率公式P=UI求出燈泡的額定功率；
燈泡的燈絲會隨溫度的變化而改變，這是造成電流與電壓不成正比的真正原因；
（4）應用等效代替法測電阻，先把開關S與A相連后，調節變阻器滑片，使電壓表的示數為2.5V；然后把開關S與B相連，保持滑動變阻器的阻值不變，調節變阻器，當電壓表的示數為2.5V時，電阻箱的示數即為額定電壓下燈泡的電阻．
解答：解：（1）①由電路圖可知，電源電壓為1.5V×3=4.5V，
電壓表串聯在電路中測電源的電壓，電壓表的量程為0～3V，
電源電壓大于電壓表量程，所以電壓表指針偏轉到表盤右側無刻度線處；
又因電壓表的電阻很大，相當于斷路，電路電流為零，電流表無示數．
②由電路圖可知，電壓表串聯在電路中，電壓表連接錯誤，
把電阻右端接線柱改接在電壓表負接線柱上，電路圖如圖所示．
（2）探究電流與電壓關系時，應控制電阻的阻值不變，
由表中數據可知，電阻兩端的電壓與通過電阻的電流成正比，
由此可見：電阻一定時，導體中的電流與導體兩端的電壓成正比．
（3）由圖乙所示電流表可知，電流表的量程為0～0.6A，分度值0.02A，
電流表的示數為0.24A，∵I=，∴小燈泡正常發光的電阻R==≈10.4Ω；
燈泡額定功率P=UI=2.5V×0.24A=0.6W；燈絲電阻隨溫度升高而增大，燈絲電阻不是定值，所以電流與電壓不成正比．
（4）由等效替代法可知，先將開關S與A相連，并調節變阻器滑片使電壓表的示數為2.5V后，
然后將開關S與B相連，保持滑動變阻器的滑片的位置不動，調節電阻箱使電壓表的示數為2.5V，
記下電阻箱連入電路中的電阻R，即為小燈泡正常發光時的電阻．
故答案為：（1）①指針偏轉到表盤右側無刻度線處；無示數；②電路圖如上圖所示；
（2）電阻一定時，導體中的電流與導體兩端的電壓成正比；
（3）10.4；0.6；小燈泡的電阻是變化的，隨溫度的升高而增大；
（4）②滑動變阻器的滑片的位置；2.5；記下電阻箱連入電路中的電阻R．
點評：本題以“探究電流與電壓關系”實驗為基礎，不僅考查了電流與電壓的關系，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律和自主設計實驗的能力，要注意等效替代法和歐姆定律的應用．