Question

8．小彬用如图甲所示的实验器材探究“电流与电阻的关系”．电源电阻为3V，滑动变阻器上标有“20Ω　2A”字样，阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω、50Ω的定值电阻各一个．

（1）请你用笔画线代替导线，把图甲所示的实验电路补充完整．
（2）小彬将5Ω定值电阻接入电路后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片P，使电流表的示数如图乙所示，此时电路中的电流为0.36A．
（3）将5Ω定值电阻换成10Ω定值电阻，闭合开关，为了保持电压表的示数不变，应将滑动变阻器的滑片P向A（选填“A”或“B”）移动，记录此时各表的示数．
（4）将10Ω定值电阻换成20Ω定值电阻，重复步骤（3）．在许多实验中都需要多次测量，其目的有以下两种，你认为自本实验中测量多组数据的目的是B（填“A”或“B”）
A．是为了求平均值，减小实验误差   B．是为了从不同情况中寻找普遍规律，避免偶然性

实验次数	定值电阻（Ω）	电流表示数（A）
1		5
2	10	0.18
3	20	0.09

（5）实验记录的多组数据如表所示．分析数据可得出结论：当电压一定时，通过导体中的电流与电阻成反比．
（6）实验结束后，小彬问老师再次实验中能否换用50Ω的定值电阻进行实验？老师指导小彬分析了不能更换的原因，你认为其原因是变阻器的最大阻值太小．
（7）很多实验都要用到滑动变阻器，除了能保护电路，还有其它作用，本实验中滑动变阻器的作用是控制电压表示数不变；研究电流与电压的关系时，滑动变阻器的作用是改变电压表的示数．
（8）小彬研究完电流与电阻的关系后，只将定值电阻换成额定电压为2.5V的小灯泡，连接好电路后，闭合开关，逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值，发现小灯泡始终不亮，电压表有示数，电流表指针几乎不偏转，出现此现象的原因可能是灯泡断路．
（9）排出故障后，闭合开关进行实验，图丙的U-I图象是小莉根据多组实验数据绘制的，根据图象可得小灯泡的额定功率是0.5W．根据图象，小莉还发现小灯泡的电阻是变化的，造成这一变化的原因是灯丝的电阻随温度的变化而变化．

Answer 1

分析 （1）电压表与电阻并联，电流表、滑动变阻器与电阻串联，滑动变阻器要接一上一下；
（2）根据电流表的量程和分度值读出电流值；
（3）研究电流与电阻的关系时，应控制电压表示数不变，根据分压原理先判断电压表示数的变化，根据串联电路电压的规律，再确定滑片移动的方向；
（4）为得出普遍性的结论，应多次测量；
（5）分析表中数据得出结论；
（6）研究电流与电阻的关系时，应控制电压表示数不变，当变阻器最大阻值连入电路时，根据分压原理求出换用50Ω的定值电阻进行实验时，电压表的示数，与1.8V比较；
（7）研究电流与电阻的关系时，要控制电压表示数不变，
研究电流与电压的关系时，为得出普遍性的规律，要滑动变阻器改变电压表示数，多次测量；
（8）若电流表示数几乎为0，灯不亮，说明电路可能断路；电压表示数接近电源电压，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的支路以外的电路是完好的，则与电压表并联的灯泡断路了；
（9）由图知找到灯的额定电压下的电流为，根据P=UI求灯的额定功率；因灯的电阻随温度的变化而变化．

解答 解：（1）电压表与电阻并联，由于电源电压为3V，所以应选择0～3V的量程；滑动变阻器已接了下面一个接线柱，可再接上面任意一个接线柱，如下图所示：

（2；由乙图知，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.36A；
（3）将5Ω电阻换成10Ω后，根据分压原理，电压表的示数会变大，根据串联电路电压的特点，应增大变阻器分得的电压，所以应该增大滑动变阻器的阻值，即应将滑动变阻器的滑片P向A移动，使电压表仍为原来的示数不变；
（4）探究电流与电阻的关系，要多次实验是为 了得出普遍性结论，故选B；
（5）由表中数据可知，电阻是原来的几倍，电流是原来的几分之一，所以，电流和电阻的关系为：当电压一定时，通过导体中的电流与电阻成反比；
（6）由表中数据可知，电压表示数为10Ω×0.18A=1.8V．假设滑动变阻器连入电路中为最大阻值为20Ω，根据分压原理，此时变阻器分得的电压最大，由串联电路电压的规律，定值电阻的电压最小；
根据串联电路的分压特点可知，$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}}=\frac{50Ω}{20Ω}$=$\frac{5}{2}$，所以，
根据分压原理，则定值电阻两端最小电压为$\frac{5}{5+2}$×3V≈2.14V＞1.8V，
由此可知，即使变阻器连入电路中的阻值最大，电压表示数仍超过1.8V，定值电阻两端电压始终为1.8V不能满足；
（7）很多实验都要用到滑动变阻器，除了能保护电路，还有其它作用，本实验中滑动变阻器的作用是：控制电压表示数不变；研究电流与电压的关系时，滑动变阻器的作用是改变电压表示数，多次测量；
（8）经分析，闭合开关，逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值，发现小灯泡始终不亮，电压表有示数，电流表指针几乎不偏转，出现此现象的原因可能是：灯泡断路；
（9）由图知，灯的额定电压下的电流为0.2A，灯的额定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；因灯的电阻随温度的变化而变化，不是一个定值，故小莉还发现小灯泡的电阻是变化的．
故答案为：（1）如上所示；（2）0.36；
（3）电压；A；（4）B；
（5）反；．
（6）变阻器的最大阻值太小；（7）控制电压表示数不变；改变电压表的示数；
（8）灯泡断路；
（9）0.5；灯丝的电阻随温度的变化而变化．

点评 本题研究电流与电压、电阻的关系，考查电路的连接、电表读数、控制变量法的运用、对器材的要求、故障的分析、影响电阻的因素，同时还考查了电功率的测量，综合性强．