Question

13．為了探究電流與電壓、電阻的關(guān)系，小亮設計了圖甲所示的電路圖．

（1）小明根據(jù)電路圖，把有關(guān)元件連接完整．

表（一）					表（二）
次序	1	2	3		次序	1	2	3
電壓（V）	2.0	4.0			電阻（Ω）	5	10	15
電流（A）	0.1	0.2			電流（A）	1.2	0.6	0.4

（2）調(diào)節(jié)滑片位置，改變定值電阻兩端的電壓．前兩次電壓表、電流表的示數(shù)如表（一）中所示，第3次兩個電表的示數(shù)如圖丙所示．①請把第3次的電表讀數(shù)填在表（一）中；②由表中數(shù)據(jù)可知實驗使用的定值電阻的阻值是20Ω；③對表（一）中數(shù)據(jù)進行分析，可歸納出的結(jié)論是電阻不變，導體中的電流與其兩端的電壓成正比．
（3）如果仍用圖甲電路探究電流與電阻的關(guān)系，實驗記錄數(shù)據(jù)如表（二）所示，實驗中當換用不同的定值電阻后，每次應移動滑片的位置，保持定值電阻兩端的電壓不變，根據(jù)表（二）數(shù)據(jù)可得出結(jié)論是電壓不變，導體中的電流與其電阻成反比．
（4）小亮同學在做完實驗后思考，在研究電流與電壓的關(guān)系時，如果用一只合適的電燈來代替定值電阻，是不是可行？為什么？說出你的理由．不可行；燈絲的電阻與溫度有關(guān)，不同電壓下燈絲的電阻不同．
（5）小明和同組的小亮商量后認為還可以利用所提供的器材測量額定電壓為2.5V的小燈泡（實驗桌面上有）的電功率，于是小明把實驗中的定值電阻換成小燈泡，繼續(xù)進行實驗，小明的操作規(guī)范，但當他把開關(guān)閉合時卻發(fā)現(xiàn)：電流表無示數(shù)，電壓表卻有示數(shù)，則可能的故障是燈泡斷路．
（6）小明和小亮商議后排除了故障，正確測得3組實驗數(shù)據(jù)：U₁=1.6V，I₁=0.20A；U₂=2.2V，I₂=0.26A；U₃=2.5V，I₃=0.30A．根據(jù)測量的數(shù)據(jù)，小明所測燈泡的額定功率為0.75W．
（7）在實驗中，另一組的小剛同學剛連接完最后一根導線，立即看到燈泡發(fā)出明亮的光，則他在實驗操作中的兩個不當之處是：①連接電路過程中開關(guān)未斷開；②滑動變阻器的阻值未移至最大阻值處．
（8）實驗結(jié)束后，小剛同學將測得的多組數(shù)據(jù)作出了I-U圖象，結(jié)果發(fā)現(xiàn)圖線不是一條直線，這表明通過燈泡的電流與電壓不成正比，小剛很郁悶，請你幫他分析原因．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電路圖連接實物電路；
（2）根據(jù)電流表和電壓表讀出示數(shù)，由R=$\frac{U}{I}$求出電阻的阻值；
分析表一得出電流與電壓的正比例關(guān)系；
（3）根據(jù)表二得出電流與電阻的反比例關(guān)系；
（4）要得出電流與電壓的關(guān)系，需使電阻不變，并根據(jù)燈絲電阻與溫度的關(guān)系進行分析；
（5）電流表無示數(shù)，電路斷路，電壓表有示數(shù)，與電壓表并聯(lián)的電路斷路；
（6）根據(jù)P_額=U_額I_額進行計算；
（7）連接電路過程中，開關(guān)斷開，閉合開關(guān)將滑片移至最大阻值處；
（8）根據(jù)燈絲電阻隨溫度升高而增大的特點進行分析．

解答 解：（1）根據(jù)電路圖連接實物電路，如圖所示：

（2）①由圖乙知，電壓表的量程為0～15V，分度值為0.5V，示數(shù)為6V；
電流表的量程為0～0.6A，示數(shù)為0.3A；
②由I=$\frac{U}{R}$得，R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2V}{0.1A}$=$\frac{4V}{0.2A}$=$\frac{6V}{0.3A}$=20Ω；
③由表一中數(shù)據(jù)知，電壓與電流的比值為定值，可得電阻不變，導體中的電流與其兩端的電壓成正比；
（3）由表二數(shù)據(jù)知，電流與電阻的乘積為一定值，可知電壓不變，導體中的電流與其電阻成反比；
（4）在研究電流與電壓的關(guān)系時，應保持電阻的阻值不變，由于燈絲的電阻隨溫度的升高而增大，所以不能用電燈來代替變阻器；
（5）電流表無示數(shù)，電壓表卻有示數(shù)，說明與電壓表并聯(lián)的燈泡斷路；
（6）由數(shù)據(jù)知，當U=2.5V時，I=0.3A，則額定功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75W；
（7）連接電路后，燈泡立即發(fā)出明亮的光，說明開關(guān)已閉合，且電路中電阻較小，故問題為：①連線時開關(guān)應斷開，不能閉合； ②滑動變阻器滑片未處于阻值最大處；
（8）由于燈絲的電阻隨溫度的升高而增大，所以通過燈泡的電流與電壓不成正比．
故答案為：（2）①6；0.3；②20；③電阻不變，導體中的電流與其兩端的電壓成正比；（3）電壓不變，導體中的電流與其電阻成反比；（4）不可行；燈絲的電阻與溫度有關(guān)，不同電壓下燈絲的電阻不同；（5）燈泡斷路；（6）0.75；（7）①連接電路過程中開關(guān)未斷開；②滑動變阻器的阻值未移至最大阻值處；（8）燈絲的電阻隨溫度的升高而增大．

點評 本題是探究電流與電壓、電阻關(guān)系實驗，考查了電表的讀數(shù)、實驗數(shù)據(jù)的分析、電阻及電功率的計算、電路故障的分析、燈絲電阻與溫度的關(guān)系，考查全面．