Question

8．小紅利用圖甲所示的電路探究電流與電阻的關系．已知電源電壓為6V且保持不變，實驗用到的電阻阻值分別為5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω．

（1）實驗中多次改變R的阻值，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使電壓表示數(shù)保持不變，記下電流表的示數(shù)，得到如圖乙所示的電流I隨電阻R變化的圖象，由圖象可得出結論：電壓一定時，電流與電阻成反比．
（2）在上述實驗中，某同學在讀取完電流表示數(shù)后，直接拆下阻值為5Ω的電阻，改換成阻值為10Ω的電阻，請你指出他在操作中的錯誤：應先斷開開關；在讀取電流表示數(shù)之前，他應進行的操作是：向左（選填“左”或“右”）移動滑片，使電壓表示數(shù)為2.5V．
（3）小紅想將定值電阻換成額定電壓為2.5V小燈泡來測量燈泡的正常發(fā)光時的電阻，她已連接好了部分電路，電路中只缺少一根導線，請你用筆畫線代替導線，將圖丙中電路連接完整（要求：滑片向右滑動時，燈變暗，電壓表的示數(shù)變大）．

（4）小紅改變滑動變阻器的阻值多次測量，通過思考，得出通過小燈泡的電流和它兩端的電壓，并畫出了小燈泡電流隨其兩端電壓變化的關系圖象（如圖�。�，根據(jù)圖象提供的信息，計算出小燈泡正常發(fā)光時的電阻為10Ω，圖象是曲線的原因：燈絲的電阻隨溫度的升高而增大．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)圖象分析電流和電阻的關系：電壓一定，電流和電阻成反比；
分析圖丙中圖象，曲線上每一點對應的電流和電阻的乘積相等，據(jù)此得出結論；
（2）在連接電路時，必須斷開開關；
將滑動變阻器的滑片移到最左端時接入電路中的電阻最大，將5Ω的電阻更換為10Ω的電阻接入電路后，應減小滑動變阻器接入電路中的電阻，使電壓表的示數(shù)達到原來的示數(shù)不變．
（3）要測定小燈泡的電阻，需要知道小燈泡兩端電壓和通過的電流，所以需要電流表串聯(lián)在電路中，電壓表與燈泡或滑動變阻器串聯(lián)；要求滑片向右滑動時，燈泡變暗，電阻變大，然后根據(jù)串聯(lián)電路特點確定滑動變阻器解法；
（4）燈泡在額定電壓下的功率即為額定功率，所以據(jù)圖象讀出2.5V時的電流，而后據(jù)歐姆定律可計算出電阻；再據(jù)電阻的電壓和電流的關系圖象，結合歐姆定律可以得出電阻的隨著電壓的變化關系．

解答 解：（1）分析圖乙圖象，曲線上每點對應的電流和電阻的乘積都等于2.5V，由此得出結論：電壓一定時，導體中的電流與電阻成反比；
（2）上述實驗中這位同學沒有斷開開關就更換電阻，是錯誤的；
在用10Ω電阻替換5Ω電阻時，應先斷開開關，拆下5Ω的電阻，然后換上10Ω的電阻，閉合開關，由于10Ω電阻兩端的電壓變大，所以應增大滑動變阻器接入電路中的電阻，將即滑動變阻器的滑片向左移動，減小電路中的電流，使電壓的示數(shù)達到2.5V．
（3）由圖知，電壓表兩個接線柱分別連接了燈泡右側和開關右側，所以不可能與燈泡并聯(lián)，因此是與滑動變阻器并聯(lián)．根據(jù)“滑片向右滑動時，燈泡變暗”的要求，需要將滑動變阻器的左下接線柱連接燈泡的右接線柱．如下圖所示：
；
（4）由于燈泡的額定電壓是2.5V，且據(jù)圖象能看出，此時的電流是0.25A，故此時的電阻是：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.25A}$=10Ω；結合歐姆定律可看出，此時小燈泡燈絲電阻隨電壓增大而增大，即燈絲電阻受到了溫度的影響．
故答案為：（1）電壓一定時，電流與電阻成反比； （2）應先斷開開關；左； 2.5；（3）如圖；（4）10；燈絲的電阻隨溫度的升高而增大．

點評 本題考查了電路故障的判斷、控制變量法在實驗結論中的應用等，關鍵：一是會根據(jù)電源的電壓和電路中的最大電流確定電表的量程；二是會根據(jù)控制變量法分析實驗數(shù)據(jù)得出結論，特別是會分析表中的示數(shù)得出電流與電阻的關系．