Question

17．下面是文奇和包博等同學(xué)進(jìn)行的電學(xué)實驗：
（1）文奇為了探究通過導(dǎo)體的電流跟電阻的關(guān)系，設(shè)計了如圖甲所示的電路．
①請用筆畫線代替導(dǎo)線完成圖甲電路的連接；
②文奇看到鄰組同學(xué)在閉合開關(guān)后，電流表的指針偏向“0”刻度線的左側(cè)，原因是電流表正負(fù)接線柱接反了；
③如果文奇連接電路時接入的電阻為5Ω，控制電阻兩端的電壓為2V，那么將5Ω的電阻換成10Ω的電阻時，應(yīng)將滑動變阻器的滑片向左端調(diào)節(jié)，使電壓表示數(shù)為2V；把10Ω的電阻換成20Ω的電阻，無論怎樣調(diào)節(jié)滑片都無法使電壓表示數(shù)調(diào)到控制值，說明她選擇的滑動變阻器最大阻值太��；

電壓U/V	2
電阻R/Ω	5	10	20
電流I/A	0.4	0.2	0.1

④更換器材后，重新實驗，將數(shù)據(jù)記錄在表格中，分析實驗數(shù)據(jù)可得出：當(dāng)電壓一定時，導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體的電阻成反比．
（2）包博將電阻換成標(biāo)有“2.5V”字樣的小燈泡，測量其不同電壓下的電功率．
①正確連接電路，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電壓表無示數(shù)，電流表指針不動，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因可能是燈泡斷路；
②排除故障，繼續(xù)實驗，如圖乙所示是某次實驗電流表的示數(shù)為0.1A．最后根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出I-U圖象（如圖丙），根據(jù)圖象求出小燈泡正常發(fā)光時的功率為0.625W；
③通過分析I-U圖象，發(fā)現(xiàn)小燈泡的電阻隨電壓升高逐漸變大，其原因是燈絲電阻受溫度影響．

（3）完成上面實驗后，包博同學(xué)又想測量額定電壓為U_額的小燈泡的額定功率，但發(fā)現(xiàn)電流表已經(jīng)損壞，于是他們又找來了兩個開關(guān)，設(shè)計了如圖丁所示的電路，已知電源電壓為U，定值電阻的阻值為R₀，請你完成下面實驗步驟．
①閉合開關(guān)S、S₁（填寫S、S₁、S₂的通斷情況），調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片使電壓表示數(shù)為U-U_額；
②閉合開關(guān)S、S₂（填寫S、S₁、S₂的通斷情況），保持滑動變阻器的滑片不動，讀出電壓表示數(shù)為U₁；
③燈泡的額定功率的表達(dá)式為P_額=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{0}}{U}_{額}$．

Answer 1

分析 （1）①在實物電路連接時，電壓表應(yīng)與定值電阻并聯(lián)，并注意電流要正進(jìn)負(fù)出；
②當(dāng)電流表的正負(fù)接線柱接反時，會出現(xiàn)指針反偏的現(xiàn)象；
③在探究電流與電阻關(guān)系時，應(yīng)保持電壓的大小不變，所以當(dāng)換成較大電阻時，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整滑片，使電壓表示數(shù)仍為2V；
變阻器在電路中起分壓作用，當(dāng)定值電阻換成20Ω后，變阻器必須繼續(xù)調(diào)大，才能確保定值電阻兩端的電壓仍為2V，如果變阻器最大阻值太小，則無法達(dá)到調(diào)整的目的．
④當(dāng)電壓一定時，導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體的電阻成反比．
（2）①根據(jù)燈泡的發(fā)光情況和電壓表、電流表的示數(shù)，可判斷電路故障是斷路或短路；
②電流表讀數(shù)時要看清量程，明確分度值，再讀數(shù)．從圖象中讀出額定電壓下的電流值，根據(jù)公式P=UI可計算額定功率的大��；
③燈絲的電阻是變化的，會隨溫度的升高而增大．
（3）由�、冖邰冖蹐D可知：沒有電流表的情況下，利用定值電阻和電壓表代替電流表與燈泡串聯(lián)，首先使燈泡兩端的電壓為U_額，然后測出此時定值電阻兩端的電壓，便可求出電路中的電流，根據(jù)P=UI計算出燈泡的額定電功率．

解答 解：（1）①電壓表應(yīng)并聯(lián)在定值電阻的兩端，所以應(yīng)將定值電阻的左接線柱與電壓表的“-”接線柱或變阻器下端接線柱連接；如圖所示．

②閉合開關(guān)后，電流表的指針偏向“0”刻度線的左側(cè)，原因是電流表正負(fù)接線柱接反了；
③在探究電流與電阻關(guān)系時，應(yīng)保持電壓的大小不變，所以當(dāng)電阻從5Ω換成10Ω時，電阻變大，分壓變大，應(yīng)向左調(diào)整滑片，使電壓表示數(shù)仍為2V；
滑動變阻器在電路中起分壓作用，當(dāng)定值電阻換成20Ω后，變阻器必須繼續(xù)調(diào)大，才能確保定值電阻兩端的電壓仍為2V，如果無論怎樣調(diào)節(jié)滑片都無法使電壓表示數(shù)調(diào)到控制值，說明她選擇的滑動變阻器最大阻值太小了；
④由實驗數(shù)據(jù)可知，當(dāng)電壓一定時，導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體的電阻成反比．
（2）①閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電流表指針幾乎不動，說明為斷路，電壓表有示數(shù)，說明電壓表并聯(lián)部分?jǐn)嗦妨耍�因此產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是燈泡斷路；
②讀圖乙可知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，其示數(shù)為0.1A；
讀圖丙可得，當(dāng)電壓為2.5V時，電路中的電流為0.25A，則小燈泡的額定功率為：P=UI=2.5V×0.25A=0.625W．
③過分析I-U圖象，發(fā)現(xiàn)小燈泡的電阻隨電壓升高逐漸變大，其原因是燈絲電阻受溫度影響，溫度越高，燈絲電阻越大．
（3）分析實驗的原理可以得出其具體的步驟為：
①閉合開關(guān)S、S₁，移動滑動變阻器的滑片，使電壓表示數(shù)為U-U_額；
②閉合開關(guān)S、S₂，保持滑動變阻器的滑片位置不變，讀出電壓表示數(shù)為U₁；
③通過燈泡的電流：I=I_R0=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{0}}$，
燈泡的額定功率的表達(dá)式為P_額=U_額I=U_額×$\frac{{U}_{1}}{{R}_{0}}$=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{0}}{U}_{額}$
故答案為：（1）①見上圖；②正負(fù)接線柱接反了；③左；2；最大阻值太��；④反；（2）①燈泡斷路；②0.1；0.625；③燈絲電阻受溫度影響；
（3）①閉合開關(guān)S、S₁；U-U_額；②閉合開關(guān)S、S₂；③$\frac{{U}_{1}}{{R}_{0}}{U}_{額}$．

點評 本題即考查了“探究通過導(dǎo)體的電流跟電阻的關(guān)系”，又考查了“測量小燈泡電功率”，尤其是后一個實驗中，運用了兩種不同的測量方法，要求我們對實驗的原理、注意事項、歐姆定律及電功率的變形公式等有一個全面的了解和掌握，考查內(nèi)容多，有一定難度．