Question

16．在“探究电流跟电压关系”的实验中，小明设计的实验电路图如图甲所示，已知小灯泡的额定电压为6V，正常工作时的电流约为0.3A．现有如下器材：电流表、电压表、开关各一个，规格分别为“10Ω 2A”“50Ω l.5A”的滑动变阻器各一个、导线若干、电源（电压约为12V）一个．

（1）图乙是小明已连接了的部分电路，请用笔画线代替导线将电路连接完整．
（2）你认为小明应选用规格为“50Ω 1.5A”的滑动变阻器．
（3）小明选用了合适的滑动变阻器后闭合开关，移动滑片，发现小灯泡发光，且电压表、电流表均有示数，但移动滑动变阻器的滑片，小灯泡的亮度改变，电压表示数不变，电流表示数改变．则故障的原因可能是电压表测量电源电压．
（4）小明排除故障后继续实验，滑片P到某一位置时记录了第1组数据；滑片P继续向右移动，当小灯泡正常发光时，电流表示数如图丙所示，请帮他将电流表的示数记入表中空白处；当滑片P继续向右移动到某一位置时，然后他记录了第3组数据；

实验序号	电压表示数/V	电流表示数/A	小灯泡发光情况
l	3	0.16	暗
2	6		正常发光
3	8	0.38	较亮

小明对3组数据进行分析发现通过小灯泡的电流与它两端的电压不成正比，请帮他分析原因灯丝的电阻随温度的升高而增大．并在图丁方框内画出你认为更合理的电路图．

Answer 1

分析 （1）根据灯泡额定电压确定电压表量程，把滑动变阻器串联接入电路，电压表并联在灯泡两端．
（2）求出灯泡正常发光时滑动变阻器接入电路的阻值，然后选择滑动变阻器．
（3）串联电路起分压作用，电源电压保持不变
（4）根据电流表的量程、分度值以及指针的位置读出电流表的示数；
灯丝的电阻随温度的升高而增大；
探究电流跟电压关系时，需保持定值电阻两端电压不变，并且改变定值电阻的大小．

解答 解：（1）灯泡额定电压是6V电压表选0～15V量程，把滑动变阻器串联接入电路，电压表并联在灯泡两端，电路图如图所示：

（2）灯泡正常发光时，滑动变阻器两端电压：U_R=U-U_L=12V-6V=6V，
由I=$\frac{U}{R}$可知，灯泡正常发光时滑动变阻器接入电路的阻值：R=$\frac{{U}_{R}}{I}$=$\frac{6V}{0.3A}$=20Ω，因此滑动变阻器应选“50Ω  1.5A”．
（3）闭合开关，移动滑片，发现小灯泡发光，且电压表、电流表均有示数，说明电路为通路；
移动滑动变阻器的滑片，小灯泡的亮度改变，电流表示数改变，说明滑动变阻器接线正确；
由于电源电压不变，所以电压表测量电源两端电压．
（4）根据图丙可知，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.3A；
因为灯丝的电阻随温度的升高而增大，因此通过小灯泡的电流与它两端的电压不成正比；
探究电流跟电压关系时，需保持定值电阻两端电压不变，并且改变定值电阻的大小，因此需将灯泡换为不同阻值的定值电阻，如下图所示：

故答案为：（2）“50Ω  1.5A”；（3）电压表测量电源电压；（4）0.3；灯丝的电阻随温度的升高而增大．

点评 本题考查了连接实物电路图、滑动变阻器的选择、电表读数、灯丝与电阻的温度的关系以及电路图的设计等问题；对电表读数时，要先确定其量程与分度值，读数时，视线要与电表刻度线垂直．