Question

某实验小组利用如图甲所示电路进行如下的实验研究．

（1）断开S₃，闭合S₁、S₂，调节滑动变阻器，由电压表和电流表的测量数据绘制成如图乙的U-I关系图象．根据图象分析，可计算出电阻R=

10

Ω；
（2）断开S₂，闭合S₁、S₃，调节滑动变阻器，测量灯泡L两端的电压和通过的电流，根据测量数据绘制成如图丙的U-I关系图象．由图象分析，当电压表示数为1.5V时，灯泡L的电阻R_L

10Ω

；若灯泡L的额定电压为2.5V，小灯的额定电功率为

0.875W

；
（3）由图乙得到结论：

电阻一定时，电阻中的电流跟它两端的电压成正比

．
（4）闭合S₁、S₂和S₃，调节滑动变阻器，当电压表示数为2V时，电流表的示数是

0.525A

；
（5）如果将该灯泡和电阻串联地接在2.5V的电源上，灯泡中的电流是

0.2A

．

Answer 1

分析：（1）由电路图可知，断开开关S₃，闭合开关S₁和S₂时，电阻R与滑动变阻器串联，电压表测电阻R两端的电压，电流表测电路中电流，根据乙图象中某一特殊的坐标点利用欧姆定律求出定值电阻的阻值；
（2）断开开关S₂，闭合开关S₁、S₃时，灯泡L与滑动变阻器串联，电压表测灯泡L两端的电压，电流表测电路中电流，根据图象读出电压表示数为1.5V时通过的电流，根据欧姆定律求出此时灯泡的电阻；再根据图象读出灯泡L的额定电压为2.5V通过的电流，根据P=UI求出小灯的额定电功率；
（3）由图象可知，通过定值电阻的电流与两端的电压成正比；
（4）闭合S₁、S₂和S₃时，灯泡L与定值电阻R并联后与滑动变阻器串联，电流表测干路中的电流，根据并联电路的电压特点和图象读出当电压表示数为2V时通过的电流，利用并联电路的电流特点求出电流表的示数；
（5）灯泡和电阻串联时，通过的电流相等，且总电压等于灯泡和电阻两端的电压之和，由图象读出符合的电流和电压，即可得出通过灯泡的电流．

解答：解：（1）由乙图象可知，当电阻R两端的电压为U_R=1V，对应的电流为I_R=0.1A，
根据欧姆定律可得，定值电阻R的阻值为：
R=

UR

IR

=

1V

0.1A

=10Ω；
（2）由图象丙可知，当灯泡两端的电压为U_L=1.5V时，通过灯泡的电流越为I_L=0.3A，
此时灯泡的电阻：
R_L=

UL

IL

=

1.5V

0.3A

=5Ω；
当灯泡L的额定电压U_额=2.5V，通过灯泡的电流越为I_额=0.35A
灯泡的额定功率为P_额=U_额I_额=2.5V×0.35A=0.875WW．
（3）由乙图象可知，电流随电压变化，且比值不变，故可得出：电阻一定时，电阻中的电流跟它两端的电压成正比；
（4）闭合S₁、S₂和S₃时，灯泡L与定值电阻R并联后与滑动变阻器串联，电流表测干路中的电流，
∵并联电路中各支路两端的电压相等，
∴电压表的示数为2V时，灯泡L和定值电阻R两端的电压均为2V，
由图象可知，通过灯泡的电流I_L′=0.325A，通过定值电阻R的电流I_R′=0.2A，
∵并联电路中干路电流等于各支路电流之和，
∴此时电流表的示数：
I=I_L′+I_R′=0.325A+0.2A=0.525A；
（4）∵串联电路中各处的电流相等，且总电压等于各分电压之和，
∴由图象可知，当电路中的电流为0.2A时，灯泡两端的电压为0.5V，电阻两端的电压为2V时符合，则通过灯泡的电流为0.2A．
故答案为：（1）10；（2）5Ω；0.875W；（3）电阻一定时，电阻中的电流跟它两端的电压成正比；（4）0.525A；（5）0.2A．

点评：本题考查了欧姆定律和电功率公式的简单应用，关键是从图象中得出相关有用的信息，以及电路图串并联分析和电压表、电流表测量的对象．