Question

14．如图甲所示，是探究小组设计的测量额定电压为“3.8V”小灯泡电阻的部分实验电路．若电源电压为6V，小灯泡的电阻大约是10Ω，探究小组在连接实验电路的过程中发现电压表0～15V量程损坏，只有0～3V的量程可以使用：

（1）若探究小组想测小灯泡正常发光时的电阻，请用笔画线代替导线把电路连接完整．
（2）实验中有两个可供选择的滑动变阻器规格分别为“5Ω  1A”“10Ω   1A”，为了顺利完成实验，探究小组应选择“10Ω1A”的变阻器最为合适．
（3）探究小组在实验的过程中，调节滑动变阻器使小灯泡正常发光，电流表的示数如图乙所示，电流表的读数为0.3A，小灯泡正常发光时的电阻为12.7Ω（结果保留一位小数）
（4）探究小组还想探究“导体中的电流与导体电阻”的关系，他们设计的电路图如图丙所示：
①若探究小组闭合开关后，发现电流表无示数，用电压表分别测R₁、R₂（R₁≠R₂）两端的电压，电压表并联在R₁两端时有示数，并联在R₂两端时无示数，则此电路发生故障的原因是R₁断路．
②排除故障后，探究小组分别用电压表测出了R₁、R₂两端的电压，请你判断：通过以上操作，他们能探究出“导体中的电流与导体电阻”的关系吗？不能（填“能”或“不能”），你判断的依据是无法控制R₁、R₂两端的电压相同且无法改变电流大小．

Answer 1

分析 （1）由灯的额定电压为3.8V确定电压表选用的量程与灯并联，变阻器按一上一下串联接入电路中；
（2）由欧姆定律求出灯正常发光时的电流，根据串联电路电压的规律求出变阻器分得的电压，由欧姆定律的变形公式，得出变阻器连入电路中的电阻，确定选用的“10Ω   1A”的变阻器；
（3）根据图乙电流表小量程读数，由欧姆定律求电阻大小；
（4）①电压表并联在R₁两端时有示数说明电压表两接线柱与电源之间是通路，电压表并联在R₂两端时无示数且电流表无示数说明电路断路，即R₁断路；
②要探究电流与电阻两端的关系时，应控制定值电阻两端的电压不变，改变定值电阻的阻值．

解答 解：（1）灯的额定电压为3.8V，电压表选用大量程与灯并联，变阻器按一上一下串联接入电路中，如下所示：

（2）电源电压为6V，由欧姆定律，当灯正常发光时的电流：I=$\frac{{U}_{L}}{R}=\frac{3.8V}{10Ω}$0.38A，根据串联电路电压的规律，变阻器分得 的电压：
U_滑=U-U_L=6V-3.8V=2.2V，由欧姆定律的变形公式，变阻器连入电路中的电阻：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{2.2V}{0.38A}$≈5.79Ω＞5Ω，故选用“10Ω   1A”的变阻器；
（3）图中电流表选用小量程，分度值 为0.02A，示数为0.3A，则灯的电阻的：
R=$\frac{{U}_{L}}{I′}$$\frac{3.8V}{0.3A}$≈12.7Ω；
（4）①闭合开关后，发现电流表无示数，说明电路断路，电压表并联在R₁两端时有示数，并联在R₂两端时无示数，说明电阻R₁断路；
②因实验中无法改变电路中的电流且两电阻两端的电压不相等，故不能探究出“导体中的电流与导体电阻”的关系．
故答案为：
（1）如上图所示；（2）“10Ω  1A”；
（3）12.7；乙；灯丝电阻随温度的升高而增大；
（4）①R₁断路；②不能；无法控制R₁、R₂两端的电压相同且无法改变电流大小．

点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的应用以及实物图的连接、电流表的读数、电路故障的判断和对器材的要求及控制变量法的运用．