Question

广厦学校小明同学想探究“一段电路中的电流跟电阻的关系”，利用了如图甲所示的器材（电源电压恒为6V）．

（1）请帮助小明将如图所示的电路连接完整，使滑片向左移时电流表示数变大，并在方框中画出相应电路图．
（2）在连接实物时开关要处于______状态，闭合开关之前滑动变阻器的滑片要移到______端．
（3）小明将第一次实验得到的数据填入了表格中，然后将E、F两点间的电阻由10Ω更换为20Ω，调节滑动变阻器的滑片P向______端移动（“A”或“B”），使电压表示数直到①为止．此时电流表的指针位置如图乙所示，请把测得的电流数值填入表中②处．

实验序号	电压/V	电阻/Ω	电流/A
1	4	10	0.4
2	①	20	②

（4）小明根据实验数据得到如下结论：电流与电阻成反比．请问这个结论是否合适？
答：______（填“合适”或“不合适”）并说明理由______ （至少说明一点）．
某实验小组的同学把定值电阻更换为额定电压为3.8V的灯泡来测量小灯泡电功率，小灯泡的额定功率估计在1W左右．
（5）实验用______方法来进行测量，其实验原理是：______．
（6）实物电路连接完检查电路连接无误，闭合开关后，灯泡不亮，电压表有示数，电流表指针几乎不动，产生这一现象的原因可能是______．
（7）故障排除后，移动滑动变阻器的滑片，使小灯泡正常发光时，电流表示数如图所示，请计算出此时小灯泡的电功率为③．

（8）实验中，同学们记录了多组小灯泡两端的电压及对应通过小灯泡的电流值，但表格中仍有不完整的地方，请将所缺内容填写完整．

电压 U/V	1.0	1.5	2.0	2.5	3.0	3.8	4.0
电流 I/A	0.18	0.2	0.22	0.25	0.28	--	0.32
电功率P/（④）	0.18	0.3	0.44	0.625	0.84	③	1.28
灯泡发光情况	很暗-----→微亮----→正常发光→很亮

（9）小组同学们分析了实验数据得出：小灯泡的发光亮度是由灯泡的______决定的，且______，灯泡发光越亮．
（10）他们利用这个电路测小灯泡电功率后，还想用来测量小灯泡的电阻，其实验原理是______，实验时发现灯泡在不同电压下，其阻值是______（填“相同”或“不同”），原因是______．

Answer 1

【答案】分析：（1）根据电源的电压确定电压表的量程，且与电阻并联；根据第三问可知电流表的量程，且与电阻串联；滑动变阻器一上一下的原则与电阻串联，滑片向左移时电流表示数变大，故向左移时接入电阻应变小，则可知滑动变阻器的接法；根据电流流向法和先出后并的原则画出电流图．
（2）为了保护电路，连接电路时，开关处于断开状态，滑动变阻器的滑片处于最大阻值处．
（3）实验中应控制电阻两端的电压不变，E、F两点间的电阻由10Ω更换为20Ω后，电阻两端的电压会变大，因此应当减小电路中电流，滑片应向B端移动，直到电压表示数为4V；电流表示数可以根据量程和分度值来确定．
（4）应该进行多次实验，测出多组数据；由于采用的控制变量法，所以在得出结论时需要加上一定的条件．
（5）伏安法测量小灯泡电功率的原理是：用电压表测出灯泡两端的电压，用电流表测出通过灯泡的电流，根据P=UI求出小灯泡的电功率．
（6）电流表指针不动，如果电路电流太小，电路正常，灯泡不亮，灯泡两端电压较小，电压表示数较小；如果电路无电流，电路断路，灯泡不亮，电压表示数为电源电压，电压表串联在电路中，灯泡断路．
（7）根据电流表的量程和分度值读出电流表的示数，根据P=UI求出灯泡的额定功率
（8）根据电功率的单位和额定电压下灯泡的实际功率和额定功率相等，进行解答
（9）由实验数据得出，灯泡亮度跟灯泡实际功率有关，灯泡实际功率越大，灯泡越亮．
（10）测量小灯泡的电阻的原理是R=，根据欧姆定律分别求出不通电压下灯泡的电阻，可知当灯的电压不同时，功率不同，灯越亮，灯丝的温度越高，电阻越大．
解答：解：（1）电源的电压为6V，根据串联电路电阻分压特点可知，电阻分得的最大电压为6V，所以电压表选015V的量程；根据第三问可知，电流表选00.6A的量程；滑片向左移时电流表示数变大，故向左移时接入电阻应变小，所以应接
滑动变阻器的A接线柱，如右图所示：
电流从正极出发，以次经过电流表、电阻、滑动变阻器、开关，最后把电压表并在电阻的两端，电路图如右图所示：

（2）连接电路时，开关处于断开状态，避免连接完最后一根导线，电路中就有电流，可能会损坏电路元件．滑动变阻器的滑片处于B端，连入电路的阻值最大，电流最小，对电路起到保护作用．
（3）实验中应控制电阻两端的电压不变，E、F两点间的电阻由10Ω更换为20Ω后，电阻两端的电压会变大，因此应当减小电路中电流，滑片应向B端移动，直到电压表示数为4V；电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，所以电流表的示数为0.2A．

实验序号	电压/V	电阻/Ω	电流/A
1	4	10	0.4
2	4	20	0.2

（4）因为实验次数太少，存在很大的偶然性，应该多次测量才能得出普遍规律；在得出实验结论时，需要加上“电压一定”的条件．
（5）测量小灯泡电功率的实验方法是伏安法，原理是P=UI
（6）电压表有示数，且接近电源电压，电压表串联在电路中，灯泡断路，电流表无示数．
（7）电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，所以电流表的示数为0.3A．
灯泡的额定功率P=UI=3.8V×0.3A=1.14W
（8）电功率的单位为：W；小灯泡3.8V时的电功率为1.14W；故表格如下：

电压 U/V	1.0	1.5	2.0	2.5	3.0	3.8	4.0
电流 I/A	0.18	0.2	0.22	0.25	0.28	--	0.32
电功率P/（W）	0.18	0.3	0.44	0.625	0.84	1.14	1.28
灯泡发光情况	很暗-----→微亮----→正常发光→很亮

（9）实验过程中，灯泡越来越亮，实际功率越来越大，灯泡亮度取决于灯泡的实际功率．
（10）测量小灯泡的电阻的原理是R=，根据欧姆定律分别求出不通电压下灯泡的电阻，可知当灯的电压不同时，功率不同，灯越亮，灯丝的温度越高，电阻越大．
故答案为：（1）如图所示；（2）断开；B；（3）B；如表格所示；（4）不合适；实验次数太少（没有进行多次实验） 结论缺少“电压一定”的前提；（5）伏安法；P=UI；（6）灯泡处开路（或“灯泡灯丝断了”、“灯泡与灯座接触不良”等合理答案均可）；（7）1.14W；（8）如表格所示；（9）实际功率；实际功率越大；（10）R=，不同，灯丝电阻受温度影响．
点评：本题涉及的知识点较多，考查了伏安法测一段电路中的电流跟电阻的关系、测灯泡的额定功率和电阻实验的原理、注意事项、电路故障等，综合性强，给解题带来了很大的困难．