Question

1．在“测量小灯泡电阻”实验中，选择两节新的干电池做电源，小灯泡的额定电压是2.5V，灯泡的电阻约为10Ω，滑动变阻器上标有“20Ω，1A”字样．

（1）如图1是连接的不完整的实验电路，请你用笔画线代替导线把实物图连接完整，要求：滑动变阻器的滑片向右移动时小灯泡变亮．
（2）连接电路时，开关应断开，正确连好电路，闭合开关后，发现小灯泡不亮，电流表没有示数，如果是小灯泡的灯丝断了，此时电压表的示数约为3V．
（3）排除故障后，调节滑动变阻器的滑片使电压表示数为2.5V，此时电流表的示数如图2所示，通过小灯泡的电流是0.3A，则小灯泡的电阻为8.3Ω．
（4）在图3中分别画出了“小灯泡”和“定值电阻”的U-I图象，则“定值电阻”的U-I图象是甲（填“甲”或“乙”），这样判断的依据是电阻一定时，电流与电压成正比．
（5）小乔还想探究“电路中电流与电阻的关系”，老师取走小灯泡，拿来几个定值电阻，小乔先把10Ω电阻连入如图1所示的电路，实验中，将变阻器的滑片移到某一位置时，读出电压表的示数为2V，并读出电流表此时的示数，紧接着小乔想更换电阻再做两次实验，可供选择的电阻有20Ω、30Ω、40Ω定值电阻各一个，
①为了保证实验成功，他应该选择的电阻是20Ω和30Ω；
②该实验的结论是：电压一定时，电流与电阻成反比．

Answer 1

分析 （1）本实验中，灯泡、滑动变阻器、电流表应串联，要求滑动变阻器的滑片向右移动时小灯泡变亮，说明滑片向右移动，滑动变阻器接入电路的阻值变小，由此确定变阻器的接线柱的情况；
（2）连接电路时，开关应断开；如果是小灯泡的灯丝断了，电压表被串联入电路中，由此可知电压表示数；
（3）根据电流表的量程和分度值读出示数，利用欧姆定律求出此时灯泡的电阻；
（4）电阻一定时，电流与电压成正比；
（5）在探究电流与电阻实验中，因为通过导体电流的大小与导体两端的电压和导体的电阻两个因素有关，所以实验中更换电阻后要调节滑动变阻器的滑片使电阻两端的电压保持不变仍为4.5V，据此判断选择；最后根据欧姆定律的内容得出实验结论．

解答 解：
（1）测量小灯泡电阻实验中，滑动变阻器应与灯泡串联，滑片向右移动时小灯泡变亮，说明电路中电流变大，所以滑片向右移动滑动变阻器接入电路的阻值变小，应将滑动变阻器的B接线柱接入电路中，如图所示：
；
（2）为了保护电路，连接电路时开关应断开；
两节新的干电池做电源电压为3V，如果是小灯泡的灯丝断了，电压表被串联入电路中相当于测电源电压，所以电压表示数为3V；
（3）由图2知，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，所以电压表示数为2.5V时，电流表示数为0.3A，
根据欧姆定律可得，此时灯泡的电阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.3A}$≈8.3Ω；
（4）由欧姆定律知，电阻一定时，电流与电压成正比，因此甲为定值电阻U-I图象；
（5）①为了保证实验成功，要保证更换电阻后电压表的示数仍为2V；因为电源电压为3V，所以滑动变阻器两端的电压只能是1V，即：$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}}$=$\frac{2V}{1V}$=$\frac{2}{1}$；
因为串联电流中电流处处相等，所以$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}}$=$\frac{I{R}_{1}}{I{R}_{2}}$=$\frac{{R}_{1}}{{R}_{2}}$=$\frac{2}{1}$；
因为滑动变阻器R₂的最大电阻为20Ω，所以R₁≤40Ω，故只能选20Ω或30Ω；
②根据欧姆定律的内容可得实验结论：电压一定时，电流与电阻成反比．
故答案为：（1）见上图；（2）断开；3；（3）0.3；8.3；（4）甲；电阻一定时，电流与电压成正比；（5）①20Ω；30Ω；②电流与电阻成反比．

点评 本题考查了实物电路的连接、实验的注意事项和出现故障时的现象、电压表的读数、串联电路的特点和欧姆定律的内容及应用等，涉及的知识点较多，综合性强；
在研究电流与电阻的关系时，改变电阻的大小的同时，要注意控制电阻两端的电压不变，这样才能得出准确的结论，利用好控制变法（更换电阻后，要保持电阻两端的电压不变）是本题的关键．