Question

图甲是小明“探究电流与电压关系”的实验中所连接的实物图．

（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量小灯泡的电阻．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，电流表示数如图乙所示，则小灯泡正常发光时的电阻是______Ω（保留小数点后一位数值），额定功率是______W，图丙是小灯泡的U-I图象，电流与电压不成正比的原因是______．
（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．设计的电路如图丁所示，其中最右边表示标准电阻箱（阻值变化范围是0～9999.9Ω）．（提示：图中的选择开关，可掷向A、B、C、D四档，当选择开关掷向A档时，1、2两支路同时接通）请你帮他完成主要的实验步骤：
①将选择开关与A相连，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数2.5V．
②将选择开关与B相连，保持______不变，调节______使电压表的示数仍为2.5V，记下______，即为小灯泡正常发光时的电阻．

Answer

（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流，
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，电压表应与被测电阻并联，据此分析电路，找出错误，并改正；
（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）根据图乙所示电流表，确定电流表的量程与分度值，读出电流表的示数，
然后根据欧姆定律求出小灯泡正常发光的电阻；由电功率公式P=UI求出灯泡的额定功率；
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）应用等效代替法测电阻，先把开关S与A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B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，电阻箱的示数即为额定电压下灯泡的电阻．
【解析】
（1）①由电路图可知，电源电压为1.5V×3=4.5V，
电压表串联在电路中测电源的电压，电压表的量程为0～3V，
电源电压大于电压表量程，所以电压表指针偏转到表盘右侧无刻度线处；
又因电压表的电阻很大，相当于断路，电路电流为零，电流表无示数．
②由电路图可知，电压表串联在电路中，电压表连接错误，
把电阻右端接线柱改接在电压表负接线柱上，电路图如图所示．
（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，电阻两端的电压与通过电阻的电流成正比，
由此可见：电阻一定时，导体中的电流与导体两端的电压成正比．
（3）由图乙所示电流表可知，电流表的量程为0～0.6A，分度值0.02A，
电流表的示数为0.24A，∵I=，∴小灯泡正常发光的电阻R==≈10.4Ω；
灯泡额定功率P=UI=2.5V×0.24A=0.6W；灯丝电阻随温度升高而增大，灯丝电阻不是定值，所以电流与电压不成正比．
（4）由等效替代法可知，先将开关S与A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B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R，即为小灯泡正常发光时的电阻．
故答案为：（1）①指针偏转到表盘右侧无刻度线处；无示数；②电路图如上图所示；
（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；0.6；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；记下电阻箱连入电路中的电阻R．