Question

4．小明同學(xué)在資料上看到了一份材料，某大學(xué)物理系的同學(xué)在測(cè)定額定電壓為2.5V小燈泡的電阻的實(shí)驗(yàn)中，得到部分U和I的數(shù)據(jù)如表所示：

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	1	2	3	4	5	6
U/V	0.20	0.80	1.40	2.00	2.50	3.00
I/A	0.02	0.08	0.14	0.18	0.20	0.21

（1）小明根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，畫出該小燈泡的電流跟電壓變化的圖象，于是設(shè)計(jì)了如圖甲所示的坐標(biāo)圖．

①請(qǐng)你幫小明在坐標(biāo)圖中畫出該小燈泡的電流跟電壓變化的圖象；
②實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，通過(guò)小燈泡的電流越大，小燈泡的電阻越大（選填“大”或“小”），你認(rèn)為可能的原因是燈絲電阻隨溫度的升高而增大；
③從材料或圖象中可知，該小燈泡的額定電流為0.20A，正常發(fā)光時(shí)的電阻為12.5Ω．
（2）小明還想利用初中的物理實(shí)驗(yàn)器材，通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證上述表格中的每一組數(shù)據(jù)是否正確，于是他又設(shè)計(jì)了如圖乙所示的電路圖，同時(shí)找來(lái)了實(shí)驗(yàn)器材并連接了部分實(shí)物電路，其中電源用的是2節(jié)新干電池，滑動(dòng)變阻器的電阻可在0～50Ω內(nèi)調(diào)節(jié)．
①請(qǐng)你用筆畫線代替導(dǎo)線，按照?qǐng)D乙所示電路圖，幫小明將圖丙中的實(shí)物電路圖連接完整；
②閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)移到B端（選填“A”或“B”）；閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)電壓表的示數(shù)為零，電流表有示數(shù)，則電路可能出現(xiàn)的故障是燈泡短路．
③排除故障后，小明想通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證上述表格中的每一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的正確性，你認(rèn)為小明能做到嗎？請(qǐng)判斷并簡(jiǎn)要說(shuō)明理由不能做到；因?yàn)殡娫措妷翰?V，導(dǎo)線和電源都有電阻，燈泡兩端的電壓不可能達(dá)到3V，最小電流也不能達(dá)到0.02A．

Answer 1

分析 （1）①由表中數(shù)據(jù)先將各點(diǎn)描在坐標(biāo)紙上，用平滑的由線相連即可得出電壓與電流的關(guān)系圖象；
②燈絲的電阻隨溫度的升高而增大；
③由圖可知額定電壓為2.5V時(shí)所對(duì)應(yīng)的電流，由歐姆定律可求得燈泡的電阻；
（2）①滑動(dòng)變阻器為限流接入，故應(yīng)分別接下邊和上邊各一接線柱，故應(yīng)接上邊的一個(gè)接線柱；同時(shí)電流表應(yīng)選0～0.6A量程；
②為保證安全，滑動(dòng)變阻器應(yīng)全部接入，故可知滑片應(yīng)滑到最大阻值處；若電壓表示數(shù)為零，電流表示數(shù)增大，則可能為與電壓表并聯(lián)部分短路；
③因?qū)嶋H情況中，導(dǎo)線以及電源等都有電阻，而電源電壓只有3V，故無(wú)法在實(shí)驗(yàn)中使燈泡兩端獲得3V的電壓．

解答 解：（1）①由描點(diǎn)法可得出電壓與電流的關(guān)系，如圖所示：

②由于燈絲的電阻隨溫度的升高而增大，通過(guò)小燈泡的電流越大，燈泡的電功率越大，燈絲的溫度越高，則小燈泡的電阻越大；
③由題意知，燈泡的額定電壓為2.5V，由表格數(shù)據(jù)可知，當(dāng)電壓為2.5V時(shí)，電流為0.20A；由歐姆定律得：
燈泡電阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.2A}$=12.5Ω；
（2）①由原理圖可知，電流表、燈泡及滑動(dòng)變阻器應(yīng)串聯(lián)，滑動(dòng)變阻器接上面任一接線柱，電流表取0～0.6A量程；故答案如圖：

②為保證安全，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器全部電阻接入，即滑動(dòng)變阻器滑片應(yīng)滑到B側(cè)；
因電流表示數(shù)增大，說(shuō)明電路中電阻減小，而電壓表示數(shù)為零，說(shuō)明與電壓表并聯(lián)部分應(yīng)發(fā)生短路，即燈泡短路；
③不能做到，因?yàn)殡娫措妷翰?V，導(dǎo)線和電源都有電阻，燈泡兩端的電壓不可能達(dá)到3V；最小電流也不能達(dá)到0.02A；
故答案為：（1）①如圖所示；②大；燈絲電阻隨溫度的升高而增大；③0.20；12.5； （2）①答案如圖；②B；燈泡短路；③不能做到；因?yàn)殡娫措妷翰?V，導(dǎo)線和電源都有電阻，燈泡兩端的電壓不可能達(dá)到3V，最小電流也不能達(dá)到0.02A．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了坐標(biāo)圖的畫法及實(shí)物圖的連接，要求根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理及作圖的方法作圖；同時(shí)應(yīng)注意結(jié)合物理規(guī)律分析故障及誤差．