Question

13．為了探究電流與電壓、電阻的關(guān)系，小亮設(shè)計(jì)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(gè)電表的示數(shù)如圖丙所示．①請(qǐng)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(shí)驗(yàn)使用的定值電阻的阻值是20Ω；③對(duì)表（一）中數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可歸納出的結(jié)論是電阻不變，導(dǎo)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(shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)如表（二）所示，實(shí)驗(yàn)中當(dāng)換用不同的定值電阻后，每次應(yīng)移動(dòng)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(dǎo)體中的電流與其電阻成反比．
（4）小亮同學(xué)在做完實(shí)驗(yàn)后思考，在研究電流與電壓的關(guān)系時(shí)，如果用一只合適的電燈來(lái)代替定值電阻，是不是可行？為什么？說(shuō)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(rèn)為還可以利用所提供的器材測(cè)量額定電壓為2.5V的小燈泡（實(shí)驗(yàn)桌面上有）的電功率，于是小明把實(shí)驗(yàn)中的定值電阻換成小燈泡，繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，小明的操作規(guī)范，但當(dāng)他把開(kāi)關(guān)閉合時(shí)卻發(fā)現(xiàn)：電流表無(wú)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(cè)得3組實(shí)驗(yàn)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(cè)量的數(shù)據(jù)，小明所測(cè)燈泡的額定功率為0.75W．
（7）在實(shí)驗(yàn)中，另一組的小剛同學(xué)剛連接完最后一根導(dǎo)線，立即看到燈泡發(fā)出明亮的光，則他在實(shí)驗(yàn)操作中的兩個(gè)不當(dāng)之處是：①連接電路過(guò)程中開(kāi)關(guān)未斷開(kāi)；②滑動(dòng)變阻器的阻值未移至最大阻值處．
（8）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，小剛同學(xué)將測(cè)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(guò)燈泡的電流與電壓不成正比，小剛很郁悶，請(qǐng)你幫他分析原因．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電路圖連接實(shí)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(jìn)行分析；
（5）電流表無(wú)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(jìn)行計(jì)算；
（7）連接電路過(guò)程中，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，閉合開(kāi)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(diǎn)進(jìn)行分析．

解答 解：（1）根據(jù)電路圖連接實(shí)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(dǎo)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(dǎo)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(shí)，應(yīng)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(lái)代替變阻器；
（5）電流表無(wú)示數(shù)，電壓表卻有示數(shù)，說(shuō)明與電壓表并聯(lián)的燈泡斷路；
（6）由數(shù)據(jù)知，當(dāng)U=2.5V時(shí)，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(shuō)明開(kāi)關(guān)已閉合，且電路中電阻較小，故問(wèn)題為：①連線時(shí)開(kāi)關(guān)應(yīng)斷開(kāi)，不能閉合； ②滑動(dòng)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(guò)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(dǎo)體中的電流與其兩端的電壓成正比；（3）電壓不變，導(dǎo)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(guò)程中開(kāi)關(guān)未斷開(kāi)；②滑動(dòng)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(diǎn)評(píng) 本題是探究電流與電壓、電阻關(guān)系實(shí)驗(yàn)，考查了電表的讀數(shù)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析、電阻及電功率的計(jì)算、電路故障的分析、燈絲電阻與溫度的關(guān)系，考查全面．