Question

18．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，滑动电阻器上标有“20Ω 1A”字样．

（1）如图甲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，正确连号电路，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，调节滑动变阻器使电压表的读数为2.5V，此时电流表的读数如图乙所示，通过小灯泡的电流是0.3A，则小灯泡的电阻为8.3Ω．
（4）在图丙中分别画出小灯泡的定值电阻的U-I图象，则定值电阻的U-I图象是甲（选填“甲”或“乙”），这样判断的依据是电阻不改变．
（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电阻连入如图甲所示的电路，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、50Ω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）灯泡与滑动变阻器串联，滑动变阻器按一上一下的原则串联在电路中，滑动变阻器的滑片向右移动时小灯泡变亮说明接入电路的电阻变小，即右下方接线柱必须接入电路中；
（2）为防止电路中电流过大烧坏用电器，连接电路时开关应断开；如果灯丝断了，则电压表串联在电路中测电源的电压；
（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）灯泡的右接线柱与B接线柱相连，灯泡的左接线柱与电源负极相连，如下图所示：

（2）为保护电路，连接电路时开关应断开；
电源电压：2×1.5V=3V；
如果灯丝断了，则电流表的示数为0，电压表测电源的电压即示数为3V；
（3）电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，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）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：U₁：U₂=2V：1V=2：1；
因为两电阻串联，所以R₁：R₂=U₁：U₂=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；（5）①20；30；②电流与电阻成反比．

点评 本题考查了电压表量程的选择和正确使用、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．