Question

16．在“探究電流跟電壓關系”的實驗中，小明設計的實驗電路圖如圖甲所示，已知小燈泡的額定電壓為6V，正常工作時的電流約為0.3A．現(xiàn)有如下器材：電流表、電壓表、開關各一個，規(guī)格分別為“10Ω 2A”“50Ω l.5A”的滑動變阻器各一個、導線若干、電源（電壓約為12V）一個．

（1）圖乙是小明已連接了的部分電路，請用筆畫線代替導線將電路連接完整．
（2）你認為小明應選用規(guī)格為“50Ω 1.5A”的滑動變阻器．
（3）小明選用了合適的滑動變阻器后閉合開關，移動滑片，發(fā)現(xiàn)小燈泡發(fā)光，且電壓表、電流表均有示數(shù)，但移動滑動變阻器的滑片，小燈泡的亮度改變，電壓表示數(shù)不變，電流表示數(shù)改變．則故障的原因可能是電壓表測量電源電壓．
（4）小明排除故障后繼續(xù)實驗，滑片P到某一位置時記錄了第1組數(shù)據(jù)；滑片P繼續(xù)向右移動，當小燈泡正常發(fā)光時，電流表示數(shù)如圖丙所示，請幫他將電流表的示數(shù)記入表中空白處；當滑片P繼續(xù)向右移動到某一位置時，然后他記錄了第3組數(shù)據(jù)；

實驗序號	電壓表示數(shù)/V	電流表示數(shù)/A	小燈泡發(fā)光情況
l	3	0.16	暗
2	6		正常發(fā)光
3	8	0.38	較亮

小明對3組數(shù)據(jù)進行分析發(fā)現(xiàn)通過小燈泡的電流與它兩端的電壓不成正比，請幫他分析原因燈絲的電阻隨溫度的升高而增大．并在圖丁方框內畫出你認為更合理的電路圖．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燈泡額定電壓確定電壓表量程，把滑動變阻器串聯(lián)接入電路，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端．
（2）求出燈泡正常發(fā)光時滑動變阻器接入電路的阻值，然后選擇滑動變阻器．
（3）串聯(lián)電路起分壓作用，電源電壓保持不變
（4）根據(jù)電流表的量程、分度值以及指針的位置讀出電流表的示數(shù)；
燈絲的電阻隨溫度的升高而增大；
探究電流跟電壓關系時，需保持定值電阻兩端電壓不變，并且改變定值電阻的大小．

解答 解：（1）燈泡額定電壓是6V電壓表選0～15V量程，把滑動變阻器串聯(lián)接入電路，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，電路圖如圖所示：

（2）燈泡正常發(fā)光時，滑動變阻器兩端電壓：U_R=U-U_L=12V-6V=6V，
由I=$\frac{U}{R}$可知，燈泡正常發(fā)光時滑動變阻器接入電路的阻值：R=$\frac{{U}_{R}}{I}$=$\frac{6V}{0.3A}$=20Ω，因此滑動變阻器應選“50Ω  1.5A”．
（3）閉合開關，移動滑片，發(fā)現(xiàn)小燈泡發(fā)光，且電壓表、電流表均有示數(shù)，說明電路為通路；
移動滑動變阻器的滑片，小燈泡的亮度改變，電流表示數(shù)改變，說明滑動變阻器接線正確；
由于電源電壓不變，所以電壓表測量電源兩端電壓．
（4）根據(jù)圖丙可知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.3A；
因為燈絲的電阻隨溫度的升高而增大，因此通過小燈泡的電流與它兩端的電壓不成正比；
探究電流跟電壓關系時，需保持定值電阻兩端電壓不變，并且改變定值電阻的大小，因此需將燈泡換為不同阻值的定值電阻，如下圖所示：

故答案為：（2）“50Ω  1.5A”；（3）電壓表測量電源電壓；（4）0.3；燈絲的電阻隨溫度的升高而增大．

點評 本題考查了連接實物電路圖、滑動變阻器的選擇、電表讀數(shù)、燈絲與電阻的溫度的關系以及電路圖的設計等問題；對電表讀數(shù)時，要先確定其量程與分度值，讀數(shù)時，視線要與電表刻度線垂直．