Question

1．回顧實驗和探究：（請將下列實驗報告中的空缺部分填寫完整）
（1）探究歐姆定律：

電路圖	請畫出實驗電路圖	數(shù)據(jù)	表1  R1=10Ω 次數(shù) 1 2 3 4 U/V 1.0 1.6 2.0 2.4 I/A 0.10 0.16 0.20 0.24 表2  U=2.8V 次數(shù) 1 2 3 4 R/Ω 5 10 15 20 I/A 0.56 0.28 0.18 0.14
結論	①在電阻一定時，通過導體的電流與導體兩端的電壓正比 ②在電壓一定時，通過導體的電流與導體的電阻反比	圖象	請根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，用特殊點作圖法， 畫出R1的I-U圖象

（2）探究伏安法測電阻和測量小燈泡的電功率：

電路

如圖1是測量電阻R的電路元件，請連接好實物電路

數(shù)據(jù)

下表是測量的部分實驗數(shù)據(jù)，第3次實驗時電壓表的實數(shù)如表盤圖所示，請讀出并完成表格中內(nèi)容，并在圖中電流表表盤中填畫出測第3次電流時所選電流表的接線柱和指針位置． 次數(shù) U/V I/A R/Ω 平均阻值 1 1.1 0.12 9.2   2 1.9 0.18 10.6 3   0.28

（3）

問題討論	在測量標有“2.5V0.3A”字樣小燈泡的電阻和電功率實驗中，測量的數(shù)據(jù)如下表： 次數(shù) 1 2 3 4 5 6 7 發(fā)光情況 明亮 較亮 較亮 微亮 微亮 不亮 很亮 電壓U/V 2.5 2.1 1.7 1.3 0.9 0.5 3.0 電流I/A 0.28 0.26 0.24 0.21 0.19 0.16 0.32 ①請根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，用描點法畫出小燈泡的I-U圖象 ②從圖象中可知小燈泡的電阻隨著電壓的增大而增大 ③實驗中小燈泡的額定功率為W，它的亮度由實際電功率決定

（4）運用知識解決問題
①為什么電烤箱很快就可以將食物烤熟，但導線卻不熱？
答：電烤箱發(fā)熱體的電阻比外部導線的電阻很多，當電烤箱工作時，它的發(fā)熱體與外部導線因為串聯(lián)而通過相同的電流，根據(jù)歐姆定律，在電流和通電時間相同的情況下，電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟電阻成正比，所以電流通過電烤箱的發(fā)熱體比外部導線產(chǎn)生的熱量多．
②如圖2所示的電路，電源電壓不變，R₁=20Ω，在S₁閉合的情況下，S₂斷開時電流表讀書為0.15A，S₂閉合時電流表讀書為0.21A，求：R₂=？（請先寫出解題思路后再求解）

Answer 1

分析 （1）由實驗的目的可想到應采用伏安法得出定值電阻上的電壓與電流，進而分析電壓與電流的關系得出結論；
（2）電壓表與電阻并聯(lián)，電流表、滑動變阻器與電阻串聯(lián)；
讀出電壓表的示數(shù)，根據(jù)電流值確定指針位置，由R=$\frac{U}{I}$計算出電阻值，并計算電阻的平均值；
（3）①根據(jù)表格中數(shù)據(jù)描點，并連線；
②分析圖象得出結論；
③確定2.5V時的電流值，由P=UI計算出電功率的值；
燈泡的亮暗由其實際電功率決定；
（4）①由焦耳定律知道，電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟電流的平方、電阻大小和通電時間成正比．電爐絲和導線是串聯(lián)的，通過的電流相等，通電時間相同，而電爐絲的電阻大，由焦耳定律可知電阻大的產(chǎn)生的熱量越多，所以電爐絲比導線熱．
②由電路圖可知，開關閉合前，電路為R₁的簡單電路，電流表測通過R₁的電流；開關閉合后，R₁與R₂并聯(lián)，電流表測干路電流；根據(jù)并聯(lián)電路中各支路獨立工作、互不影響可知通過R₁的電流不變，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點可知通過R₂的電流，根據(jù)歐姆定律表示出兩支路兩端的電壓，利用并聯(lián)電路的電壓特點得出等式即可求出被測電阻R₂的阻值．

解答 解：（1）實驗電路圖：

結論：
①由表1知，電阻一定，電壓與電流的比值為定值，可知導體中的電流跟這段導體兩端的電壓成正比；
②由表2知，電壓一定，電流與電阻的乘積為定值，可知導體中的電流跟這段導體的電阻成反比；
電流、電壓圖象如圖所示：

（2）將電壓表與電阻并聯(lián)，由數(shù)據(jù)知，電壓不超過3V，可選擇0～3V的量程；
電流表與電阻串聯(lián)，由數(shù)據(jù)知，電流值不超過0.6A，可選擇0～0.6A的量程；
變阻器應與電阻串聯(lián)，且要接一上一下，如圖所示：

由圖知，電壓表的量程為0～3V，分度值為0.1V，示數(shù)為2.8V；
由表格中數(shù)據(jù)知，電流表的示數(shù)為0.28A，所以應選擇0～0.6A的量程，分度值為0.02A，0.28A應在0.2A后面第4個小格，如圖所示：

R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.8V}{0.28A}$=10Ω
則平均阻值為：R=$\frac{9.2Ω+10.6Ω+10Ω}{3}$≈9.9Ω；
（3）①根據(jù)表格中數(shù)據(jù)描點，并用平滑的曲線連接起來，如圖所示：

②由圖象知，燈絲兩端的電壓越高，燈絲的電阻越大；
③由數(shù)據(jù)知，當U=2.5V時，I=0.28A，所以測量的額定功率P=UI=2.5V×0.28A=0.7W；
燈泡兩端的電壓越高，電流越大，燈泡的實際功率越大，燈泡越亮，可見，燈泡的亮度由實際電功率決定．
（4）電烤箱工作時，將電能轉化成內(nèi)能．因為電烤箱的發(fā)熱體與外部導線是串聯(lián)的，通過它們的電流相同，而電烤箱發(fā)熱體的電阻比外部導線的電阻大．根據(jù)焦耳定律，在電流、通電時間相同的情況下，電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟電阻成正比，所以電流通過電烤箱的發(fā)熱體比外部導線產(chǎn)生的熱量多．
由電路圖可知，開關閉合前，電路為R₁的簡單電路，電流表測通過R₁的電流；開關閉合后，R₁與R₂并聯(lián)，電流表測干路電流；
因為并聯(lián)電路中各支路獨立工作、互不影響，所以開關S₁閉合前后，通過R₁的電流不變，因為并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和，所以通過R₂的電流：
I₂=I-I₁=0.21A-0.15A=0.06A，
因為并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，
所以根據(jù)歐姆定律可得：
U=I₁R₁=I₂R₂，即0.15A×20Ω=0.06A×R₂，
解得：R₂=50Ω．
故答案為：（1）電路圖如上；①正比；②反比；圖象如上所示；（2）電路連接如上所示；電流表圖如上所示；

次數(shù)	U/V	I/A	R/Ω	平均阻值
1	1.1	0.12	9.2	9.9
2	1.9	0.18	10.6
3	2.8	0.28	10.0

（3）①見上圖；②增大；③實際電功率；（4）①歐姆；正比；②50Ω．

點評 本題是有關電學實驗的問題，綜合考查了電路圖的畫法、實物電路的連接、實驗數(shù)據(jù)的分析、歐姆定律的應用、電表的讀數(shù)、描點法圖象的畫法及分析，考查全面，難度適中．