Question

1．回顾实验和探究：（请将下列实验报告中的空缺部分填写完整）
（1）探究欧姆定律：

电路图	请画出实验电路图	数据	表1  R1=10Ω 次数 1 2 3 4 U/V 1.0 1.6 2.0 2.4 I/A 0.10 0.16 0.20 0.24 表2  U=2.8V 次数 1 2 3 4 R/Ω 5 10 15 20 I/A 0.56 0.28 0.18 0.14
结论	①在电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压正比 ②在电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻反比	图象	请根据表中的数据，用特殊点作图法， 画出R1的I-U图象

（2）探究伏安法测电阻和测量小灯泡的电功率：

电路

如图1是测量电阻R的电路元件，请连接好实物电路

数据

下表是测量的部分实验数据，第3次实验时电压表的实数如表盘图所示，请读出并完成表格中内容，并在图中电流表表盘中填画出测第3次电流时所选电流表的接线柱和指针位置． 次数 U/V I/A R/Ω 平均阻值 1 1.1 0.12 9.2   2 1.9 0.18 10.6 3   0.28

（3）

问题讨论	在测量标有“2.5V0.3A”字样小灯泡的电阻和电功率实验中，测量的数据如下表： 次数 1 2 3 4 5 6 7 发光情况 明亮 较亮 较亮 微亮 微亮 不亮 很亮 电压U/V 2.5 2.1 1.7 1.3 0.9 0.5 3.0 电流I/A 0.28 0.26 0.24 0.21 0.19 0.16 0.32 ①请根据表中的数据，用描点法画出小灯泡的I-U图象 ②从图象中可知小灯泡的电阻随着电压的增大而增大 ③实验中小灯泡的额定功率为W，它的亮度由实际电功率决定

（4）运用知识解决问题
①为什么电烤箱很快就可以将食物烤熟，但导线却不热？
答：电烤箱发热体的电阻比外部导线的电阻很多，当电烤箱工作时，它的发热体与外部导线因为串联而通过相同的电流，根据欧姆定律，在电流和通电时间相同的情况下，电流通过导体产生的热量跟电阻成正比，所以电流通过电烤箱的发热体比外部导线产生的热量多．
②如图2所示的电路，电源电压不变，R₁=20Ω，在S₁闭合的情况下，S₂断开时电流表读书为0.15A，S₂闭合时电流表读书为0.21A，求：R₂=？（请先写出解题思路后再求解）

Answer 1

分析 （1）由实验的目的可想到应采用伏安法得出定值电阻上的电压与电流，进而分析电压与电流的关系得出结论；
（2）电压表与电阻并联，电流表、滑动变阻器与电阻串联；
读出电压表的示数，根据电流值确定指针位置，由R=$\frac{U}{I}$计算出电阻值，并计算电阻的平均值；
（3）①根据表格中数据描点，并连线；
②分析图象得出结论；
③确定2.5V时的电流值，由P=UI计算出电功率的值；
灯泡的亮暗由其实际电功率决定；
（4）①由焦耳定律知道，电流通过导体产生的热量跟电流的平方、电阻大小和通电时间成正比．电炉丝和导线是串联的，通过的电流相等，通电时间相同，而电炉丝的电阻大，由焦耳定律可知电阻大的产生的热量越多，所以电炉丝比导线热．
②由电路图可知，开关闭合前，电路为R₁的简单电路，电流表测通过R₁的电流；开关闭合后，R₁与R₂并联，电流表测干路电流；根据并联电路中各支路独立工作、互不影响可知通过R₁的电流不变，根据并联电路的电流特点可知通过R₂的电流，根据欧姆定律表示出两支路两端的电压，利用并联电路的电压特点得出等式即可求出被测电阻R₂的阻值．

解答 解：（1）实验电路图：

结论：
①由表1知，电阻一定，电压与电流的比值为定值，可知导体中的电流跟这段导体两端的电压成正比；
②由表2知，电压一定，电流与电阻的乘积为定值，可知导体中的电流跟这段导体的电阻成反比；
电流、电压图象如图所示：

（2）将电压表与电阻并联，由数据知，电压不超过3V，可选择0～3V的量程；
电流表与电阻串联，由数据知，电流值不超过0.6A，可选择0～0.6A的量程；
变阻器应与电阻串联，且要接一上一下，如图所示：

由图知，电压表的量程为0～3V，分度值为0.1V，示数为2.8V；
由表格中数据知，电流表的示数为0.28A，所以应选择0～0.6A的量程，分度值为0.02A，0.28A应在0.2A后面第4个小格，如图所示：

R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.8V}{0.28A}$=10Ω
则平均阻值为：R=$\frac{9.2Ω+10.6Ω+10Ω}{3}$≈9.9Ω；
（3）①根据表格中数据描点，并用平滑的曲线连接起来，如图所示：

②由图象知，灯丝两端的电压越高，灯丝的电阻越大；
③由数据知，当U=2.5V时，I=0.28A，所以测量的额定功率P=UI=2.5V×0.28A=0.7W；
灯泡两端的电压越高，电流越大，灯泡的实际功率越大，灯泡越亮，可见，灯泡的亮度由实际电功率决定．
（4）电烤箱工作时，将电能转化成内能．因为电烤箱的发热体与外部导线是串联的，通过它们的电流相同，而电烤箱发热体的电阻比外部导线的电阻大．根据焦耳定律，在电流、通电时间相同的情况下，电流通过导体产生的热量跟电阻成正比，所以电流通过电烤箱的发热体比外部导线产生的热量多．
由电路图可知，开关闭合前，电路为R₁的简单电路，电流表测通过R₁的电流；开关闭合后，R₁与R₂并联，电流表测干路电流；
因为并联电路中各支路独立工作、互不影响，所以开关S₁闭合前后，通过R₁的电流不变，因为并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以通过R₂的电流：
I₂=I-I₁=0.21A-0.15A=0.06A，
因为并联电路中各支路两端的电压相等，
所以根据欧姆定律可得：
U=I₁R₁=I₂R₂，即0.15A×20Ω=0.06A×R₂，
解得：R₂=50Ω．
故答案为：（1）电路图如上；①正比；②反比；图象如上所示；（2）电路连接如上所示；电流表图如上所示；

次数	U/V	I/A	R/Ω	平均阻值
1	1.1	0.12	9.2	9.9
2	1.9	0.18	10.6
3	2.8	0.28	10.0

（3）①见上图；②增大；③实际电功率；（4）①欧姆；正比；②50Ω．

点评 本题是有关电学实验的问题，综合考查了电路图的画法、实物电路的连接、实验数据的分析、欧姆定律的应用、电表的读数、描点法图象的画法及分析，考查全面，难度适中．