Question

某实验小组利用图甲所示电路进行如下的实验研究．
（1）断开S₃，闭合S₁、S₂，调节滑动变阻器，由伏特表和安培表的测量数据绘制成如图乙的U-I关系图象．根据图象分析，可计算出电阻R=    Ω；
（2）断开S₂，闭合S₁、S₃，调节滑动变阻器，测量灯泡L两端的电压和通过的电流，根据测量数据绘制成如图丙的U-I关系图象．由图象分析，当伏特表示数为2V时，灯泡L的电阻R_L=    Ω；若灯泡L的额定电压为2.5V，小灯的额定电功率为     W；
（3）闭合S₁、S₂和S₃，调节滑动变阻器，当伏特表示数为2V时，电流表的示数是     A；
（4）兴趣小组对实验结果进行交流、讨论后，得出以下两个结论：
结论一：电阻R中通过的电流与其两端电压成正比；
结论二：电灯L中通过的电流与其两端电压不成正比．
你认为这两个结论是否正确？结论一     ；结论二     （填“正确”或“不正确”）；
若不正确，请说明理由     ．

Answer 1

【答案】分析：（1）求定值电阻R的阻值，可以利用它的I-U图线中的特殊的坐标点去求解．
（2）求伏特表示数为2V时，灯泡L的电阻R_L的值，可以在其图象中找出电压为2V时的坐标，然后利用坐标中的信息去求出灯泡的电阻值．求小灯泡的额定功率，利用图象中的额定电压对应的额定电流去入手解决．
（3）闭合S₁、S₂和S₃，此时的电路是灯泡与定值电阻R并联后，再与滑动变阻器串联的一个混联电路．电流表测的是干路电流，它的示数等于通过灯泡和定值电阻R的电流之和．求出这两个支路中的电流即可．调节滑动变阻器，当伏特表示数为2V时，各支路两端的电压均为2V，由欧姆定律即可求得这两个支路的电流．
（4）结合表格中的数据分析得出的结论是否正确．但要注意，此题中用到的方法是控制变量法，首先要保证控制住电压或电阻不变这个前提条件的成立．
解答：解：（1）由乙图象可知，当R两端的电压为1V时，通过它的电流为0.1A，根据公式R===10Ω．
（2）由图象丙可知，当灯泡两端的电压为2V时，通过灯泡的电流为0.2A，根据公式R===10Ω；
若灯泡L的额定电压为2.5V，此时小灯泡中的电流可以由图象得到为0.35A，根据公式P_额=U_额×I_额=2.5V×0.35A=0.875W．
（3）当S₁、S₂和S₃都闭合时，R与灯泡并联，此时电流表的示数为干路电流，即为R和L中的电流之和．由图象乙知，当电压为2V时，通过R的电流为0.2A，由图象乙知，当电压为2V时，通过R的电流为0.2A，由图象乙知，当电压为2V时，通过R的电流为0.2A，由图象丙可知，当电压为2V时，通过L电流为0.2A．所以此时电流表的示数：I=0.2A+0.2A=0.4A．
（4）在表一中，导体两端的电压增大几倍，导体中的电流就增大几倍，所以，结论一是正确的．
利用表二的数据分析结论二，看似正确，但是灯泡的电阻是与通过灯丝的温度有关的，当通过灯丝的电流增大时，灯丝的温度升高，灯丝的电阻增大，结论成立的前提是要保证灯丝的电阻不变，由于没有满足这个前提条件，所以，这个结论是不正确的．
故答案为：（1）10．
（2）10；0.875．
（3）0.4．
（4）正确；不正确；在研究电流与电压的关系时，要保持电阻不变，但电灯的电阻由于灯丝温度的变化而发生了变化．
点评：要把握住此题中不同开关的断开与闭合导致了电路的连接方式的不同．