Question

11．小红和小明在学习欧姆定律的过程中分别进行下列探究活动：

（1）小明选了以下器材：小灯泡L的电阻是（5～10Ω）、电源（4V）、电流表（0～0.6A）、电压表（0～3V）、滑动变阻器（1A，20Ω）、开关一个、导线若干．小红选了以下器材：小灯泡L的电阻是（5～10Ω）、电流表（0～3A）、电压表（0～15V）、滑动变阻器（1A，100Ω）、开关一个、导线若干．算一算要使测量更精确还不会损坏电表谁选择的器材更合理：小明．
（2）接着他们开始做测定小灯泡的电阻实验请你以笔画线代替导线在图1中完成电路图的连接．
（3）若根据记录的数据计算出小灯泡在不同亮度时的电阻值发现的规律是灯泡越暗，电阻越小．
（4）小明用定值电阻代替了实验中的小灯泡然后通过改变滑动变阻器的阻值由电流表、电压表读出相应的数值见下表：

电流I/A	0.4	0.8	1.2	1.6
电压U/V	4.5	9.0	13.5	18.0

（a）请你根据表格内提供的数据完成图2中的U-I图象．
（b）由表格内容及作出的图象分析可得出结论：电阻一定时，电流与电压成正比；（c）测出定值电阻的阻值为11.25Ω．

Answer 1

分析 （1）为了使测量结果更准确，利用伏安法测电阻时测量的示数要超过电表量程的$\frac{2}{3}$，根据这个条件进行判断．
（2）根据给定的器材连接伏安法测电阻的实物电路图：电压表与灯泡并联测量灯泡电压，电流表与灯泡串联测灯泡电流，滑动变阻器与灯泡串联，移动滑片，能改变灯泡的电压和电流，开关与灯泡串联、控制灯泡．
（3）灯泡电阻受温度影响，温度越低电阻越小；
（4）a、由表格数据描点连线画出图象；b、由图象可直接得出结论；c、由表中任一组数据由欧姆定律计算电阻的大小．

解答 解：
（1）小红选择的器材，电源电压为6V，电压表选择0～15V，被测电阻两端的电压最大为6V，小于0～15V量程的一半，会造成误差太大，影响测量结果；器材中“100Ω”电阻太大，移动滑片，电阻值变化较大，不能得到变化小的电阻，给准确测量带来麻烦．
小明选择器材，电压表满量程0-3V时，灯泡电阻为5Ω时，电路电流最大约I_最大=$\frac{3V}{5Ω}$=0.6A；
灯泡电阻为10Ω时最大约为I_最大′=$\frac{3V}{10Ω}$=0.3A，电流表的指针在0.3A～0.6A之间偏转，能准确测量电流．
滑动变阻器接入电路的最小电阻约为R_滑=$\frac{4V-3V}{0.6A}$≈1.7Ω，最大约为$\frac{4V-3V}{0.3A}$≈3.3Ω，
所以“1A 20Ω”的滑动变阻器既能满足要求，又不是很大，滑动变阻器电流大于电路电流．所以小明选择的器材比较合适．
（2）电压表与灯泡并联，电流表与灯泡串联，保护作用电路的滑动变阻器与灯泡串联，开关控制电路、串联在电路中，实物电路图如右图所示：；
（3）根据记录的数据计算出小灯泡在不同亮度时的电阻值发现的规律是：灯泡越暗，电阻越小；
（4）（a）描点法作图，根据表中实验数据，在坐标纸上描出各对应点，然后把各点连接起来，得到U-I图象，如右图所示
；
（b）由图象可知，电压和电流的比值不变，故可得结论：电阻一定时，电流与电压成正比；
（C）定值电阻为R=$\frac{U}{I}$=$\frac{4.5V}{0.4A}$=11.25Ω．
故答案为：（1）小明；（2）电路图如上图所示；（3）灯泡越暗，电阻越小；
（4）（a）如上图所示；（b）电阻一定时，电流与电压成正比；（c）11.25．

点评 本题考查了实物图的连接、作图象、欧姆定律的应用等，涉及的知识较多，综合性强，难点是根据实验要求选择合适器材，使测量更准确．