Question

12．在測量小燈泡正常發光時的電阻的實驗中，選用的電源電壓為4.5V，小燈泡的額定電壓為2.5V，圖甲是未連接完整的實驗電路．

（1）連接實驗電路的過程中開關應斷開．
（2）請你用筆畫線代替導線將圖甲所示的實驗電路連接完整（要求滑動變阻器的滑片p向左移動時電流表的示數變小）．
（3）閉合開關后，緩慢移動滑動變阻器的滑片P，同時觀察電壓表 （選填“電壓表”或“電流表”）示數的變化，當電壓表的示數如圖乙所示時，其讀數為1.8V：若要測得小燈泡正常發光時的電阻，滑片P應向右 （選填“左”或“右”）端移動．
（4）閉合開關，兩表均有示數，若將小燈泡從燈座中取走，電壓表有示數（選填“有”或“無”）．
（5）電路正常后，改變滑片P的位置，獲得多組對應的電壓、電流值，繪制了如圖丙所示的，I-U圖象（不計小燈泡電阻隨溫度的變化）．由圖象可知，小燈泡正常發光時的電阻是10Ω．
（6）空閑之余，小張換用另一未知電壓的新電源又做了幾次實驗，保持滑動變阻器滑片在某一位置不變時，有了新的發現：可以將電壓表改成直接讀出電阻值的歐姆表，請你幫他刻出5.0V處標為50Ω．

次數	1	2	3	4	5
電阻R/Ω	5	10	15	20
電壓U/V	2.0	3.0	3.6	4.0	5.0

Answer 1

分析 （1）為防止電路中電流過大，在連接電路時，開關應該斷開；
（2）掌握滑動變阻器的連接方式：一上一下；
（3）要測量小燈泡正常發光時的電阻，需使小燈泡兩端的電壓等于額定電壓；
確定電壓表的量程后讀出電壓表的數值，根據串分壓的知識或歐姆定律判斷滑動變阻器阻值的變化，得出滑片移動的方向；
（4）掌握斷路的概念及特點，若串聯電路發生斷路，則電路中不會有電流，用電器不工作，斷路處的電壓為電源電壓；
（5）根據圖象確定額定電壓下的電流，根據公式R=$\frac{U}{I}$計算出電阻的阻值．
（6）根據滑動變阻器的阻值不變結合歐姆定律及串聯電路的電流、電壓特點得出5.0V時的電阻值．

解答 解：（1）連接實物圖時，開關要處于斷開狀態，防止連接完最后一根導線，電路接通，燒壞元件，

（2）為保護電路，連接電路時，開關應斷開；滑動變阻器按一上一下的原則串聯在電路中．
（3）閉合開關后，緩慢移動滑動變阻器的滑片P，同時觀察電壓表示數的變化；
由圖知電壓表的分度值為0.1V，電壓表示數為1.8V，燈泡兩端的電壓為1.8V，要使燈泡兩端電壓由1.8增大到2.5V，電路電流要增大，總電阻減小，滑動變阻器連入電路的部分減小，滑片向右端移動．
（4）實驗時閉合開關，兩表均有示數，若將小燈泡從燈座中取走，此時電路相當于電壓表與滑動變阻器串聯，由于電壓表的電阻太大，電路中的電流幾乎為零，因此電流表無示數，而電壓表有示數（幾乎為電源電壓）．
（5）由圖象可知，當小燈泡L正常發光時的電壓為2.5V，由圖象可知對應的電流為0.25A；因此小燈泡正常發光時的電阻是R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.25A}$=10Ω；
（6）保持滑動變阻器滑片位置不變，當在R處換接上不同阻值的定值電阻時，電阻兩端的電壓會發生變化，所以不能得出電流與電阻成反比的關系；
根據電源電壓和滑動變阻器的阻值不變，由表格中1、2數據知：
$\frac{{U}_{1}}{{R}_{1}}$=$\frac{U}{{R}_{1}+{R}_{滑}}$即$\frac{2V}{5Ω}$=$\frac{U}{5Ω+{R}_{滑}}$------①
$\frac{{U}_{2}}{{R}_{2}}$=$\frac{U}{{R}_{2}+{R}_{滑}}$ 即$\frac{3V}{10Ω}$=$\frac{U}{10Ω+{R}_{滑}}$-------②
聯立①②得
U=6V，R_滑=10Ω
當電壓表示數U₅=5.0V時，
此時滑動變阻器兩端的電壓U_滑=U-U₅=6.0V-5.0V=1.0V，
電路中的電流I=U_滑R_滑=$\frac{1V}{10Ω}$=0.1A，
由I=UR得，第5次定值電阻的阻值：
R₅=$\frac{{U}_{5}}{I}$=$\frac{5V}{0.1A}$=50Ω．
故答案為：（1）斷開；（2）如圖；（3）電壓表；1.8；右；（4）有；（5）10；（6）50．

點評 本題考查了實物圖的連接、滑動變阻器的使用、電壓表的讀數、電路故障的判斷、功率的計算等．其中實物圖的連接在實驗題中出現的頻率很高，一定要掌握．