题目内容

13．楠楠同学从一份资料中获悉，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）从材料中可知，该小灯泡的额定电流为0.20A，正常发光时的电阻为12.5Ω．
（2）楠楠还想通过实验来验证上述表格中的每一组数据是否正确，于是她又设计了如图甲所示的电路图，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，按照如图所示电路图，在答题卡中帮楠楠将图乙中的实物电路连接完整；
②实验中，由于操作不小心等原因，导致电压表的示数变为零，电流表的示数增大，则电路可能出现的故障是小灯泡短路．
③楠楠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，你认为楠楠能做到吗？请简要说明理由．

分析 （1）由表格数据可知，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滑动变阻器按一上一下的原则串联在电路中，根据小灯泡的额定电流选择电流表的量程，且串联在电路中；
②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结合表中的第1组和最后一组数据，或分析依据现有的器材能否验证表格中的数据．

解答 解：（1）由题意知，小灯泡的额定电压为2.5V，由表格数据可知，当电压为2.50V时，电流为0.20A；小灯泡正常发光时的电阻：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.2A}$=12.5Ω．
（2）①由电路图可知，电流表、灯泡及滑动变阻器应串联，由表可知，灯泡正常发光时的电流是0.2A，所以电流表选择0～0.6A量程，滑动变阻器要按“一上一下”的原则串联在电路中，故只需将滑动变阻器接上面任一接线柱与灯泡右接线柱连接，如图所示：

②电压表示数为零，说明灯泡两端无电压，而电流表的示数增大，说明电路连通，且电阻变小，说明与电压表并联部分应发生短路，即小灯泡短路．
③已知电源电压U=3V，由第1组数据可知，电流为0.02A时，计算可知电路的总电阻应达到R=$\frac{U}{I}$=$\frac{3V}{0.02A}$=150Ω，滑动变阻最大阻值为50Ω，而灯泡电阻只有达到100Ω时电路中的电流才可能为0.02A，这是不可能达到的；由第6组数据可知，电压应达到3V，而两节新干电池的电压最大为3V，故很难保证灯泡两端的电压也达到3V；所以楠楠不能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．
故答案为：（1）0.20；12.5；（2）①如上图；②小灯泡短路；③不能；最小电流达不到0.02A，灯两端的电压也达不到3V．

点评 本题考查了电表的读数、电阻的计算、实物图的连接、电路故障的分析与判断以及对实验数据的分析与论证，涉及到的知识点较多，综合性强，尤其是电路故障的分析和数据的论证是此题的难点．

练习册系列答案
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（l）小燕设计的电路中接有一个旋钮式变阻箱，你认为这样做有必要（有必要/没必要）；若有，在测量前，应调成1Ω； 
（2）小燕打算把电流表的表头改装成能直接读出电阻值的“电阻表”表头．她把0Ω刻度标在原电流标0A刻度线上，你认为她这样做错误（正确/错误），应该标在右端处．
（3）按照你的要求调整电路后，在A、B间接入待测电阻R1闭合开关后，电表的指针指向2A．则R1=0.5Ω；接入待测电阻R2，指针指向1A，R2=2Ω；
（4）从第（3）题中可以看出，改装后的“电阻表”表头刻度不均匀（均匀/不均匀）；
（5）电流表的表头中心有一个“A”字，电压表的表头中心有一个“V”字，你认为“电阻表”的表头中心应该标一个字母Ω．
1．某兴趣小组的同学利用甲图所示的电路进行了多个电学实验．实验中电源电压为6V且恒定不变；滑动变阻器在电路中除了保护电表即保护电路以外，在不同的实验中作用各不相同．
（1）第一小组的同学要测量电阻 Rx 的阻值，他们在A、B间接入待测电阻Rx，请你用笔画线代替导线，将答题卡图乙中的实物图连接完整；该实验中滑动变阻器的另一个作用是改变电阻的电压和电流．
（2）第二小组的同学要研究“电流与电阻的关系”．他们将阻值为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的定值电阻分别接在A、B间，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，记下电流表示数，得到如图丙所示的电流I随电阻R变化的图象．该实验中滑动变阻器的另一个作用是控制电阻两端的电压为2.5V不变；
（3）第三小组的同学要测量额定电压 为 2.5V的小灯泡的额定功率．他们在A、B间接入2.5V的小灯泡，正确连接电路，实验步骤及操作都正确．闭合开关后，移动滑片发现电压表的示数始终大于小灯泡的额定电压，小灯泡发光较亮，出现这种现象的原因是变阻器的阻值未调至最大阻值处．
8．现要做探究“电阻一定时，电流与电压的关系”的实验，实验中可供使用的器材有：
A．电流表（量程0～0.6A，0～3A）
B．电压表（量程0～3V，0～15V）
C．定值电阻R1（阻值为6Ω）
D．定值电阻R2（阻值为10Ω）
E．滑动变阻器R1′（10Ω，2A）
F．滑动变阻器R2′（100Ω，1A）
G．干电池二节 （一节干电池的电压为1.5V）
H．开关S一个，导线若干．
则：现利用以上部分器材，探究“电阻一定时，电流与电压的关系”，要求实验过程中电表的最大示数能超过电表量程的一半，同时又考虑操作的方便．则：
（1）用来探究的定值电阻R应选C，滑动变阻器R′应选E（选填实验器材前的字母代号）；
（2）根据实验要求，用笔画线代替导线将实物图连接起来，要求滑动变阻器的滑片P向左移动阻值变小，使之成为符合实验要求的电路．
（3）某小组的同学还想通过此连接好的电路测量所选定值电阻的阻值．如果要比较精确测量所选定值电阻的阻值，要求电表的指针至少达到量程的三分之一，同时又要防止损坏电表，那么滑动变阻器连入电路中的阻值变化范围是0～9Ω．
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