Question

11．同學(xué)們?cè)趯?shí)驗(yàn)室做電學(xué)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中使用的小燈泡標(biāo)有“3.8V”字樣，滑動(dòng)變阻器標(biāo)有“10Ω lA”字樣，電源電壓為6V且保持不變．
（1）①如圖甲是小喬連接的“測(cè)量小燈泡電阻”的部分實(shí)驗(yàn)電路，請(qǐng)你用筆畫線代替線將電路連接完整（電表選擇合適的量程，滑片向左移動(dòng)時(shí)燈泡變亮）．

②連接電路時(shí)，開關(guān)應(yīng)斷開，小喬正確連接電路后，閉合開關(guān)發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，電流表沒有示數(shù)，如果燈絲斷了，此時(shí)電壓表的示數(shù)約為6V．
③排除故障后，調(diào)節(jié)變阻器的滑片，當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時(shí)，電流表的示數(shù)如圖乙，則通過小燈泡的電流為0.3A，它正常發(fā)光時(shí)的電阻為12.7Ω（結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后一位）．
（2）小喬還想探究“電路中電流與電阻的關(guān)系”，老師取走小燈泡，拿來(lái)幾個(gè)定值電阻，小喬先把10Ω電阻連人如圖丙所示的電路，實(shí)驗(yàn)中，將變阻器的滑片移到某一位置時(shí)，讀出電壓表的示數(shù)為4.5V，并讀出電流表此時(shí)的示數(shù)，緊接著小喬想更換電阻再做兩次實(shí)驗(yàn)，可供選擇的電阻有20Ω、30Ω、40Ω定值電阻各一個(gè)，
①為了保證實(shí)驗(yàn)成功，他應(yīng)該選擇的電阻是20Ω和30Ω；
②該實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是：電壓一定時(shí)電流與電阻成反比．

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)燈泡的額定電壓確定電壓表的量程且與燈泡并聯(lián)，滑動(dòng)變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中，滑片向左移動(dòng)時(shí)燈泡變亮說明接入電路的電阻變小，即左下方接線柱必須接入電路中；
②為防止電路中電流過大燒壞用電器，連接電路時(shí)開關(guān)應(yīng)斷開；如果燈絲斷了，則電壓表串聯(lián)在電路中測(cè)電源的電壓；
③根據(jù)電流表的量程和分度值讀出示數(shù)，利用歐姆定律求出此時(shí)燈泡的電阻；
（2）在探究電流與電阻實(shí)驗(yàn)中，因?yàn)橥ㄟ^導(dǎo)體電流的大小與導(dǎo)體兩端的電壓和導(dǎo)體的電阻兩個(gè)因素有關(guān)，所以實(shí)驗(yàn)中更換電阻后要調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片使電阻兩端的電壓保持不變?nèi)詾?.5V，據(jù)此判斷選擇；最后根據(jù)電流和電阻的關(guān)系得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論．

解答 解：
（1）①燈泡的額定電壓為3.8V，電壓表應(yīng)選0～15V的量程與燈泡并聯(lián)；滑動(dòng)變阻器的左下方接線柱與電源的正極相連即可，如下圖所示：

②為保護(hù)電路，連接電路時(shí)開關(guān)應(yīng)斷開；電壓表相等于斷路，正確連接電路后，如果燈絲斷了，則電流表的示數(shù)為0，電壓表測(cè)電源的電壓即示數(shù)為6V；
③電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.3A，
根據(jù)歐姆定律可得，此時(shí)燈泡的電阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{3.8V}{0.3A}$≈12.7Ω；
（2）①為了保證實(shí)驗(yàn)成功，要保證更換電阻后電壓表的示數(shù)仍為4.5V，
因?yàn)殡娫措妷簽?V，
所以滑動(dòng)變阻器兩端的電壓只能是1.5V，
即：U₁：U₂=4.5V：1.5V=3：1，
因?yàn)閮呻娮璐��?lián)，
所以R₁：R₂=U₁：U₂=3：1，
故滑動(dòng)變阻器R₂的最大電阻為10Ω，
故R₁≤30Ω，
只能選20Ω或30Ω；
②根據(jù)歐姆定律的內(nèi)容可得實(shí)驗(yàn)結(jié)論：電壓一定時(shí)，電流與電阻成反比．
故答案為：
（1）①如上圖所示；②斷開；6；③0.3；12.7；
（2）①20；30；②電流與電阻成反比．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電壓表量程的選擇和正確使用、實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)和出現(xiàn)故障時(shí)的現(xiàn)象、電壓表的讀數(shù)、串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律的內(nèi)容及應(yīng)用等，涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，綜合性強(qiáng)；在研究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，改變電阻的大小的同時(shí)，要注意控制電阻兩端的電壓不變，這樣才能得出準(zhǔn)確的結(jié)論，利用好控制變法（更換電阻后，要保持電阻兩端的電壓不變）是本題的關(guān)鍵．