Question

8．楠楠同學在資料上看到了一份材料，某大學物理系的同學在測定額定電壓為2.5V小燈泡的電阻的實驗中，得到部分U和I的數據如表所示．

實驗次數	1	2	3	4	5	6
U/V	0.20	0.80	1.40	2.00	2.50	3.00
I/A	0.02	0.08	0.14	0.18	0.20	0.21

（1）楠楠想根據表中的數據，畫出該小燈泡的電流跟電壓變化的圖象，于是她設計了如圖所示的坐標圖．
①請你幫楠楠在坐標圖丙中畫出該小燈泡的電流隨電壓變化的圖象；
②從材料或圖象中可知，該小燈泡的額定電流為0.20A，正常發(fā)光時的電阻為12.5Ω；   
（2）楠楠還想利用初中的物理實驗器材，通過實驗來驗證上述表格中的每一組數據是否正確，于是她又設計了如圖甲所示的電路圖，同時找來了實驗器材并連接了部分實物電路，其中電源用的是2節(jié)新干電池，滑動變阻器的電阻可在0～50Ω內調節(jié)．

①請你用筆畫線代替導線，按照圖甲所示電路圖，幫楠楠將圖乙中的實物電路圖連接完整；
②閉合開關前，滑動變阻器的滑片應移到A端（選填“A”或“B”）；實驗中，由于操作不小心等原因，導致電壓表的示數變?yōu)榱�，電流表的示數增大，則電路可能出現的故障是小燈泡短路．
③楠楠通過這個實驗來驗證上述表格中的每一組實驗數據的正確性，你認為楠楠能做到嗎？請簡要說明理由．不能做到；因為電源電壓才3V，導線和電源都有電阻，燈泡兩端的電壓不可能達到3V，最小電流也不能達到0.02A．

Answer 1

分析 （1）①由表中數據先將各點描在坐標紙上，用平滑的由線相連即可得出電壓與電流的關系圖象；
②由表格數據可知，額定電壓為2.5V時所對應的電流，由歐姆定律可求得燈泡的電阻；
（2）①滑動變阻器按一上一下的原則串聯在電路中，根據小燈泡的額定電流選擇電流表的量程，且串聯在電路中；
②為了保護電路，閉合開關前，滑動變阻器的滑片應位于阻值最大處；若電壓表示數為零，電流表示數增大，則可能為與電壓表并聯部分短路；
③結合表中的第1組和最后一組數據，或分析依據現有的器材能否驗證表格中的數據．

解答 解：（1）①將表格中電壓和對應的電流在坐標圖描點，用平滑的曲線將這些點連接即可得出電壓與電流的關系，如圖所示：

②由題意知，小燈泡的額定電壓為2.5V，由表格數據可知，當電壓為2.50V時，電流為0.20A；
由歐姆定律I=$\frac{U}{I}$得，小燈泡正常發(fā)光時的電阻：
R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.50V}{0.20A}$=12.5Ω．
（2）①由電路圖可知，電流表、燈泡及滑動變阻器應串聯，由表可知，燈泡正常發(fā)光時的電流是0.2A，所以電流表選擇0～0.6A量程，
滑動變阻器要按“一上一下”的原則串聯在電路中，故只需將滑動變阻器接上面任一接線柱與燈泡右接線柱連接，如圖所示：

②閉合開關前，為了保護電路，滑動變阻器的滑片應位于最大阻值處，故應將滑片應移到A端．
電壓表示數為零，說明燈泡兩端無電壓，而電流表的示數增大，說明電路連通，且電阻變小，說明與電壓表并聯部分應發(fā)生短路，即小燈泡短路．
③讀第1組數據可知，當電流為0.02A時，電源電壓為3V，計算可知電路的總電阻應達到R=$\frac{U}{I}$=$\frac{3V}{0.02A}$=150Ω，
滑動變阻器最大可達50Ω，而燈泡電阻只有達到100Ω時電路中的電流才可能為0.02A，這是不可能達到的；
讀第6組數據可知，電壓應達到3V，而兩節(jié)新干電池的電壓最大為3V，且導線和電源都有電阻，也會分擔一部分電壓，故很難保證燈泡兩端的電壓也達到3V．
故答案為：（1）①見上圖；②0.20；12.5；
（2）①見上圖；②A；小燈泡短路；③不能做到；因為電源電壓才3V，導線和電源都有電阻，燈泡兩端的電壓不可能達到3V，最小電流也不能達到0.02A．

點評 本題考查了坐標圖的畫法、電表的讀數、電阻的計算、實物圖的連接、電路故障的分析與判斷以及對實驗數據的分析與論證，涉及到的知識點較多，綜合性強，尤其是電路故障的分析和數據的論證是此題的難點．