题目内容

4．小明同学在资料上看到了一份材料，某大学物理系的同学在测定额定电压为2.5V小灯泡的电阻的实验中，得到部分U和I的数据如表所示：
实验次数123456
U/V0.200.801.402.002.503.00
I/A0.020.080.140.180.200.21
（1）小明根据表中的数据，画出该小灯泡的电流跟电压变化的图象，于是设计了如图甲所示的坐标图．

①请你帮小明在坐标图中画出该小灯泡的电流跟电压变化的图象；
②实验中发现，通过小灯泡的电流越大，小灯泡的电阻越大（选填“大”或“小”），你认为可能的原因是灯丝电阻随温度的升高而增大；
③从材料或图象中可知，该小灯泡的额定电流为0.20A，正常发光时的电阻为12.5Ω．
（2）小明还想利用初中的物理实验器材，通过实验来验证上述表格中的每一组数据是否正确，于是他又设计了如图乙所示的电路图，同时找来了实验器材并连接了部分实物电路，其中电源用的是2节新干电池，滑动变阻器的电阻可在0～50Ω内调节．
①请你用笔画线代替导线，按照图乙所示电路图，帮小明将图丙中的实物电路图连接完整；
②闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移到B端（选填“A”或“B”）；闭合开关后，发现电压表的示数为零，电流表有示数，则电路可能出现的故障是灯泡短路．
③排除故障后，小明想通过这个实验来验证上述表格中的每一组实验数据的正确性，你认为小明能做到吗？请判断并简要说明理由不能做到；因为电源电压才3V，导线和电源都有电阻，灯泡两端的电压不可能达到3V，最小电流也不能达到0.02A．

分析 （1）①由表中数据先将各点描在坐标纸上，用平滑的由线相连即可得出电压与电流的关系图象；
②灯丝的电阻随温度的升高而增大；
③由图可知额定电压为2.5V时所对应的电流，由欧姆定律可求得灯泡的电阻；
（2）①滑动变阻器为限流接入，故应分别接下边和上边各一接线柱，故应接上边的一个接线柱；同时电流表应选0～0.6A量程；
②为保证安全，滑动变阻器应全部接入，故可知滑片应滑到最大阻值处；若电压表示数为零，电流表示数增大，则可能为与电压表并联部分短路；
③因实际情况中，导线以及电源等都有电阻，而电源电压只有3V，故无法在实验中使灯泡两端获得3V的电压．

解答 解：（1）①由描点法可得出电压与电流的关系，如图所示：

②由于灯丝的电阻随温度的升高而增大，通过小灯泡的电流越大，灯泡的电功率越大，灯丝的温度越高，则小灯泡的电阻越大；
③由题意知，灯泡的额定电压为2.5V，由表格数据可知，当电压为2.5V时，电流为0.20A；由欧姆定律得：
灯泡电阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.2A}$=12.5Ω；
（2）①由原理图可知，电流表、灯泡及滑动变阻器应串联，滑动变阻器接上面任一接线柱，电流表取0～0.6A量程；故答案如图：

②为保证安全，应将滑动变阻器全部电阻接入，即滑动变阻器滑片应滑到B侧；
因电流表示数增大，说明电路中电阻减小，而电压表示数为零，说明与电压表并联部分应发生短路，即灯泡短路；
③不能做到，因为电源电压才3V，导线和电源都有电阻，灯泡两端的电压不可能达到3V；最小电流也不能达到0.02A；
故答案为：（1）①如图所示；②大；灯丝电阻随温度的升高而增大；③0.20；12.5； （2）①答案如图；②B；灯泡短路；③不能做到；因为电源电压才3V，导线和电源都有电阻，灯泡两端的电压不可能达到3V，最小电流也不能达到0.02A．

点评 本题考查了坐标图的画法及实物图的连接，要求根据实验原理及作图的方法作图；同时应注意结合物理规律分析故障及误差．

练习册系列答案
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