Question

图甲是小明在“探究电流与电压关系”的实验中所连接的实物图，其中电源电压为6V．
（1）①将甲图中的滑动变阻器阻值调到最大，试触开关时，会看到的现象是：
电压表：______；电流表：______．
②图甲中有一根导线接错了，请在错误处画“×”，并在图上改正．

（2）改正错误后，测量了几组电压和电流的值如下表：

电压U/V	1.2	1.6	2.0	2.4	2.8
电流I/A	0.12	0.16	0.20	0.24	0.28

分析数据得出的结论是：______．
（3）用这个电路还可以测小灯泡的电阻，将定值电阻换成一只标有“2.5V”的小灯泡，闭合开关后，当电压表示数为2.5V时，电流表示数如图乙，则小灯泡正常发光的电阻是______Ω（保留1位小数）；从图丙的小灯泡的U-I图象可知通过小灯泡电流与小灯泡两端电压不成正比，其原因是______．
（4）小明又发现了一种能测出小灯泡正常发光时电阻的方法，他设计的电路如图丁所示，其中电阻箱的阻值变化范围是0～9999.9Ω．请你帮他在空白处补全实验步骤．
①将开关S与1相连（如图丁所示），调节变阻器滑片，使电压表的示数为2.5V．
②将开关S与2相连，保持______不动，调节电阻箱使电压表的示数为______，记下______，即为小灯泡正常发光时的电阻．
（5）小明这种测电阻的方法称为等效替代法，请你再举一个实例：______．

Answer 1

【答案】分析：（1）①由电路图可知，电压表串联在电路中测电源的电压，电流表测电路中的电路，根据电压表的量程和电源的电压确定其指针的位置，根据电压表相当于断路分析电流表指针的位置；
②“探究电流与电压关系”的实验中，电压表应测定值电阻两端的电压，根据定值电阻分得的最大电压确定量程；
（2）探究电流与电压关系时，应控制电阻的阻值不变，然后分析通过电流和两端的电压关系即可得出结论；
（3）根据电流表的量程和分度值读出电流表的示数，根据欧姆定律求出小灯泡正常发光的电阻；灯泡的灯丝会随温度的变化而改变，这是造成电流与电压不成正比的真正原因；
（4）由等效代替的方法可知，先把开关S与1相连后，调节变阻器滑片，使电压表的示数为2.5V；然后把开关S与2相连，保持滑动变阻器的阻值不变，调节变阻器，当电压表的示数为2.5V时，变阻器的示数即为额定电压下灯泡的电阻．
解答：解：
（1）①由电路图可知，电压表串联在电路中测电源的电压，
因电压表的量程为0～3V，且电源的电压为6V，
所以电压表的示数会指针偏转到表盘右侧无刻度线处；
又因电压表的电阻很大，所以电流表的示数为0．
②电源的电压为6V，当滑动变阻器接入电路中的电阻最小时，定值电阻分得的电压为0～15V，修改后的电路图如下图所示：

（2）探究电流与电压关系时，应控制电阻的阻值不变，
由表中数据可知，通过电阻电流的变化倍数和其两端的电压变化倍数相等，
故可得结论：电阻一定时，导体中的电流与导体两端的电压成正比．
（3）电流表的量程为0～0.6A，分度值0.02A，电流表的示数为0.24A，
小灯泡正常发光的电阻R==≈10.4Ω；
图线弯曲说明灯泡的电阻值是变化的，不是定值，这是因为灯丝电阻随温度升高而增大，灯泡两端电压越大，通过灯的电流越大，灯泡的实际功率越大，灯丝温度越高，电阻越大，所以图线不是直线．
（4）由等效替代法可知，先将开关S与1相连，并调节变阻器滑片使电压表的示数为2.5V后，然后将开关S与2相连，保持滑动变阻器的滑片的位置不动，调节电阻箱使电压表的示数为2.5V，记下电阻箱连入电路中的电阻，即为小灯泡正常发光时的电阻．
（5）利用等效替代法的有：求串联电路的总电阻，求并联电路的总电阻，探究平面镜成像特点中用玻璃板代替平面镜等．
故答案为：
（1）①指针偏转到表盘右侧无刻度线处；示数为0A；
②如上图所示；
（2）电阻一定时，导体中的电流与导体两端的电压成正比；
（3）10.4；小灯泡的电阻是变化的，随温度的升高而增大；
（4）②滑动变阻器的滑片的位置；2.5；电阻箱连入电路中的电阻；
（5）求串联电路的总电阻．
点评：本题以“探究电流与电压关系”实验为基础，不仅考查了电流与电压的关系，而且考查了电路故障问题以及金属导体的电阻随温度变化规律和自主设计实验的能力，要注意等效替代法和欧姆定律的应用．