Question

8．楠楠同学在资料上看到了一份材料，某大学物理系的同学在测定额定电压为2.5V小灯泡的电阻的实验中，得到部分U和I的数据如表所示．

实验次数	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）楠楠想根据表中的数据，画出该小灯泡的电流跟电压变化的图象，于是她设计了如图所示的坐标图．
①请你帮楠楠在坐标图丙中画出该小灯泡的电流随电压变化的图象；
②从材料或图象中可知，该小灯泡的额定电流为0.20A，正常发光时的电阻为12.5Ω；   
（2）楠楠还想利用初中的物理实验器材，通过实验来验证上述表格中的每一组数据是否正确，于是她又设计了如图甲所示的电路图，同时找来了实验器材并连接了部分实物电路，其中电源用的是2节新干电池，滑动变阻器的电阻可在0～50Ω内调节．

①请你用笔画线代替导线，按照图甲所示电路图，帮楠楠将图乙中的实物电路图连接完整；
②闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移到A端（选填“A”或“B”）；实验中，由于操作不小心等原因，导致电压表的示数变为零，电流表的示数增大，则电路可能出现的故障是小灯泡短路．
③楠楠通过这个实验来验证上述表格中的每一组实验数据的正确性，你认为楠楠能做到吗？请简要说明理由．不能做到；因为电源电压才3V，导线和电源都有电阻，灯泡两端的电压不可能达到3V，最小电流也不能达到0.02A．

Answer 1

分析 （1）①由表中数据先将各点描在坐标纸上，用平滑的由线相连即可得出电压与电流的关系图象；
②由表格数据可知，额定电压为2.5V时所对应的电流，由欧姆定律可求得灯泡的电阻；
（2）①滑动变阻器按一上一下的原则串联在电路中，根据小灯泡的额定电流选择电流表的量程，且串联在电路中；
②为了保护电路，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应位于阻值最大处；若电压表示数为零，电流表示数增大，则可能为与电压表并联部分短路；
③结合表中的第1组和最后一组数据，或分析依据现有的器材能否验证表格中的数据．

解答 解：（1）①将表格中电压和对应的电流在坐标图描点，用平滑的曲线将这些点连接即可得出电压与电流的关系，如图所示：

②由题意知，小灯泡的额定电压为2.5V，由表格数据可知，当电压为2.50V时，电流为0.20A；
由欧姆定律I=$\frac{U}{I}$得，小灯泡正常发光时的电阻：
R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.50V}{0.20A}$=12.5Ω．
（2）①由电路图可知，电流表、灯泡及滑动变阻器应串联，由表可知，灯泡正常发光时的电流是0.2A，所以电流表选择0～0.6A量程，
滑动变阻器要按“一上一下”的原则串联在电路中，故只需将滑动变阻器接上面任一接线柱与灯泡右接线柱连接，如图所示：

②闭合开关前，为了保护电路，滑动变阻器的滑片应位于最大阻值处，故应将滑片应移到A端．
电压表示数为零，说明灯泡两端无电压，而电流表的示数增大，说明电路连通，且电阻变小，说明与电压表并联部分应发生短路，即小灯泡短路．
③读第1组数据可知，当电流为0.02A时，电源电压为3V，计算可知电路的总电阻应达到R=$\frac{U}{I}$=$\frac{3V}{0.02A}$=150Ω，
滑动变阻器最大可达50Ω，而灯泡电阻只有达到100Ω时电路中的电流才可能为0.02A，这是不可能达到的；
读第6组数据可知，电压应达到3V，而两节新干电池的电压最大为3V，且导线和电源都有电阻，也会分担一部分电压，故很难保证灯泡两端的电压也达到3V．
故答案为：（1）①见上图；②0.20；12.5；
（2）①见上图；②A；小灯泡短路；③不能做到；因为电源电压才3V，导线和电源都有电阻，灯泡两端的电压不可能达到3V，最小电流也不能达到0.02A．

点评 本题考查了坐标图的画法、电表的读数、电阻的计算、实物图的连接、电路故障的分析与判断以及对实验数据的分析与论证，涉及到的知识点较多，综合性强，尤其是电路故障的分析和数据的论证是此题的难点．