Question

18．如圖甲所示是小紅設(shè)計(jì)的測(cè)量額定電壓為“3.8V”小燈泡電阻的部分實(shí)驗(yàn)電路，電源電壓為6V，小燈泡的電阻大約是10Ω，且小紅在連接實(shí)驗(yàn)電路的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)電壓表“0～15V”量程損壞，只有0～3V”的量程可以使用． 

（1）若小紅想測(cè)小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻，請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線把電路連接完整．
（2）實(shí)驗(yàn)中有兩個(gè)可供選擇的滑動(dòng)變阻器分別為“5Ω  1A”“10Ω  1A”，為了順利完成實(shí)驗(yàn)，小紅應(yīng)選擇10Ω1A的變阻器最為合適．
（3）小紅在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中．調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使小燈泡正常發(fā)光，電流表的示數(shù)如圖乙所示，小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻為12.7Ω．根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)小紅繪制了如圖丙所示的U-I圖象，則乙（填“甲”或“乙”）是小燈泡的U-I圖象，原因是燈絲電阻隨溫度的升高而增大．
（4）小紅還想探究“導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體電阻”的關(guān)系，她設(shè)計(jì)的電路圖如圖丁所示：
①若小紅閉合開(kāi)關(guān)后，發(fā)現(xiàn)電流表無(wú)示數(shù)，用電壓表分別測(cè)R₁、R₂（R₁≠R₂）兩端的電壓，電壓表并聯(lián)在R₁兩端時(shí)有示數(shù)，并聯(lián)在R₂兩端時(shí)無(wú)示數(shù)，則此電路發(fā)生故障的原因是R₁斷路．
②排除故障后，小紅分別用電壓表測(cè)出了R₁、R₂兩端的電壓，請(qǐng)你猜想：通過(guò)以上操作，她能探究出“導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體電阻”的關(guān)系嗎？不能（填“能”或“不能”），你猜想的依據(jù)是無(wú)法控制R₁、R₂兩端的電壓相同且無(wú)法改變電流大小．

Answer 1

分析 （1）電源電壓為6V，根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)可知，當(dāng)燈泡兩端的電壓為3.8V時(shí)，滑動(dòng)變阻器的電壓為2.2V＜3V，可以利用0～3V量程測(cè)量滑動(dòng)變阻器的電壓；滑動(dòng)變阻器要按一上一下的原則串聯(lián)在電路中；
（2）當(dāng)電壓表的示數(shù)達(dá)到2.2V時(shí)燈泡正常發(fā)光，根據(jù)歐姆定律求出此時(shí)電路中的電流，再根據(jù)歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值即可選擇器滑動(dòng)變阻器的規(guī)格；
（3）根據(jù)電流表的量程和分度值讀出示數(shù)，利用歐姆定律求出小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻；根據(jù)燈泡燈絲的電阻隨溫度的升高而增大判斷小燈泡的U-I圖象；
（4）①電壓表并聯(lián)在R₁兩端時(shí)有示數(shù)說(shuō)明電壓表兩接線柱與電源之間是通路，電壓表并聯(lián)在R₂兩端時(shí)無(wú)示數(shù)且電流表無(wú)示數(shù)說(shuō)明電路斷路，即R₁斷路；
②要探究電流與電阻兩端的關(guān)系時(shí)，應(yīng)控制定值電阻兩端的電壓不變，改變定值電阻的阻值．

解答 解：（1）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓為3.8V，此時(shí)滑動(dòng)變阻器兩端電壓為6V-3.8V=2.2V＜3V，所以把電壓表并聯(lián)在滑動(dòng)變阻器的兩端，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片使電壓表的示數(shù)為2.2V時(shí)，即可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，滑動(dòng)變阻器任意上方接線柱串聯(lián)在電路中，如下圖所示：

（2）當(dāng)電壓表的示數(shù)為2.2V即燈泡兩端的電壓U_L=3.8V時(shí)，燈泡正常發(fā)光，
根據(jù)歐姆定律可知此時(shí)電路電流約為I=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{3.8V}{10Ω}$=0.38A，
此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{2.2V}{0.38A}$≈5.8Ω＞5Ω，
所以本實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該選擇規(guī)格為“10Ω   1A”的滑動(dòng)變阻器；
（3）電流表使用0～0.6A的量程，分度值為0.02A，示數(shù)為0.3A，小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻R=$\frac{{U}_{額}}{{I}_{額}}$=$\frac{3.8V}{0.3A}$≈12.7Ω；
因燈泡燈絲的電阻會(huì)隨溫度的升高而增大，所以乙是小燈泡的U-I圖象；
（4）①小紅閉合開(kāi)關(guān)后，發(fā)現(xiàn)電流表無(wú)示數(shù)，電壓表并聯(lián)在R₁兩端時(shí)有示數(shù)，并聯(lián)在R₂兩端時(shí)無(wú)示數(shù)，說(shuō)明電阻R₁斷路；
②小紅不能探究出“導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體電阻”的關(guān)系，原因是無(wú)法改變電路中的電流且兩電阻兩端的電壓不相等．
故答案為：
（1）如上圖所示；（2）“10Ω  1A”；
（3）12.7；乙；燈絲電阻隨溫度的升高而增大；
（4）①R₁斷路；②不能；無(wú)法控制R₁、R₂兩端的電壓相同且無(wú)法改變電流大�。�

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律的應(yīng)用以及實(shí)物圖的連接、電流表的讀數(shù)、電路故障的判斷等，關(guān)鍵是知道燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓和額定電壓相等且燈絲的電阻隨溫度的升高而增大，同時(shí)要注意探究電流與電阻之間的關(guān)系時(shí)應(yīng)控制定值電阻兩端的電壓不變．