Question

15．張琳利用如圖甲所示的電路，探究“保持電阻不變時，電流跟電壓的關(guān)系”．
實驗器材：電源（電壓恒為6V），電流表、電壓表各一只，一個開關(guān)，一個定值電阻，一只滑動變阻器，導(dǎo)線若干．

（1）請根據(jù)圖甲所示的電路圖，用筆畫線代替導(dǎo)線把圖乙所示的實物電路連接完整．
（2）在連接電路時開關(guān)應(yīng)處于斷開狀態(tài)．
（3）張琳通過實驗得到多組實驗數(shù)據(jù)，由這些數(shù)據(jù)得到如圖丙所示的電流I隨電壓U變化的圖象，由圖象可得結(jié)論：保持電阻不變時，電流跟電壓成正比．
（4）若電流表損壞，請你利用余下的實驗器材，測量一個穩(wěn)定電壓為3.8V的小燈泡的穩(wěn)定功率（燈絲的電阻會隨溫度變化），并把如下的實驗步驟補(bǔ)充完整．
①在原實驗電路中，斷開開關(guān)S，拆去電流表，用小燈泡替換定值電阻，重新連接好電路，并移動滑片P至B（選填“A”或“B”）端；
②閉合開關(guān)S，移動滑片P，直至電壓表的示數(shù)為3.8V時，小燈泡正常發(fā)光；
③保持滑片P的位置不變，斷開開關(guān)，用定值電阻替換小燈泡，閉合開關(guān)，讀出電壓表的示數(shù)U；
④小燈泡的額定功率的表達(dá)式P_額=$\frac{1.672W•U}{6V-U}$（用數(shù)據(jù)和測量的物理量符號表示）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電路圖連接實物電路圖；
（2）電路連接開關(guān)應(yīng)處于斷開狀態(tài)；
（3）分析圖象是一個正比例圖象，結(jié)合條件得出結(jié)論；
（4）根據(jù)題意完成實驗步驟，然后應(yīng)用串聯(lián)電路特點(diǎn)、歐姆定律與電功率公式分析答題．

解答 解：（1）把電流表串聯(lián)接入電路，根據(jù)電路圖連接實物電路圖如圖所示：

（2）為了防止連接時電路安全，連接電路時開關(guān)應(yīng)斷開；
（3）由圖丙所示圖象可知，U-I圖象是一條傾斜的直線，電壓U與電流I成正比，由此可得：在電阻一定時，電流與電壓成正比；
（4）①斷開開關(guān)S，拆去電流表，用小燈泡替換定值電阻，重新連接好電路，并移動滑片P至B端；
②閉合開關(guān)S，移動滑片P，直至電壓表的示數(shù)為燈泡額定電壓3.8V時，小燈泡正常發(fā)光；
③保持滑片P的位置不變，斷開開關(guān)，用定值電阻替換小燈泡，閉合開關(guān)，讀出電壓表的示數(shù)U；
④由圖丙所示圖象可知，當(dāng)電壓為2V時，電流為0.4A．定值定值阻值：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2V}{0.4A}$=5Ω，滑動變阻器接入電路的阻值：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{6V-U}{\frac{U}{5Ω}}$，
燈泡正常發(fā)光時的電流：I=$\frac{6V-3.8V}{{R}_{滑}}$=$\frac{2.2V}{\frac{6V-U}{\frac{U}{5Ω}}}$=$\frac{2.2V×U}{（6V-U）×5Ω}$，
小燈泡的額定功率的表達(dá)式P_額=U_LI=3.8V×$\frac{2.2V×U}{（6V-U）×5Ω}$=$\frac{1.672W•U}{6V-U}$．
故答案為：
（1）見上圖；
（2）斷開；
（3）電流跟電壓成正比；
（4）①B；②3.8；③保持滑片P的位置不變，斷開開關(guān)，用定值電阻替換小燈泡，閉合開關(guān)，讀出電壓表的示數(shù)U；④$\frac{1.672W•U}{6V-U}$．

點(diǎn)評 本題考查了連接實物電路圖、實驗注意事項、實驗數(shù)據(jù)處理等，連接電路時，本題第（4）問的難點(diǎn)在借助定值電阻表示出燈泡正常發(fā)光時變阻器連入的阻值．