Question

某實驗小組利用如圖甲所示電路進行如下的實驗研究．

（1）斷開S₃，閉合S₁、S₂，調節滑動變阻器，由電壓表和電流表的測量數據繪制成如圖乙的U-I關系圖象．根據圖象分析，可計算出電阻R=

10

Ω；
（2）斷開S₂，閉合S₁、S₃，調節滑動變阻器，測量燈泡L兩端的電壓和通過的電流，根據測量數據繪制成如圖丙的U-I關系圖象．由圖象分析，當電壓表示數為1.5V時，燈泡L的電阻R_L

10Ω

；若燈泡L的額定電壓為2.5V，小燈的額定電功率為

0.875W

；
（3）由圖乙得到結論：

電阻一定時，電阻中的電流跟它兩端的電壓成正比

．
（4）閉合S₁、S₂和S₃，調節滑動變阻器，當電壓表示數為2V時，電流表的示數是

0.525A

；
（5）如果將該燈泡和電阻串聯地接在2.5V的電源上，燈泡中的電流是

0.2A

．

Answer 1

分析：（1）由電路圖可知，斷開開關S₃，閉合開關S₁和S₂時，電阻R與滑動變阻器串聯，電壓表測電阻R兩端的電壓，電流表測電路中電流，根據乙圖象中某一特殊的坐標點利用歐姆定律求出定值電阻的阻值；
（2）斷開開關S₂，閉合開關S₁、S₃時，燈泡L與滑動變阻器串聯，電壓表測燈泡L兩端的電壓，電流表測電路中電流，根據圖象讀出電壓表示數為1.5V時通過的電流，根據歐姆定律求出此時燈泡的電阻；再根據圖象讀出燈泡L的額定電壓為2.5V通過的電流，根據P=UI求出小燈的額定電功率；
（3）由圖象可知，通過定值電阻的電流與兩端的電壓成正比；
（4）閉合S₁、S₂和S₃時，燈泡L與定值電阻R并聯后與滑動變阻器串聯，電流表測干路中的電流，根據并聯電路的電壓特點和圖象讀出當電壓表示數為2V時通過的電流，利用并聯電路的電流特點求出電流表的示數；
（5）燈泡和電阻串聯時，通過的電流相等，且總電壓等于燈泡和電阻兩端的電壓之和，由圖象讀出符合的電流和電壓，即可得出通過燈泡的電流．

解答：解：（1）由乙圖象可知，當電阻R兩端的電壓為U_R=1V，對應的電流為I_R=0.1A，
根據歐姆定律可得，定值電阻R的阻值為：
R=

UR

IR

=

1V

0.1A

=10Ω；
（2）由圖象丙可知，當燈泡兩端的電壓為U_L=1.5V時，通過燈泡的電流越為I_L=0.3A，
此時燈泡的電阻：
R_L=

UL

IL

=

1.5V

0.3A

=5Ω；
當燈泡L的額定電壓U_額=2.5V，通過燈泡的電流越為I_額=0.35A
燈泡的額定功率為P_額=U_額I_額=2.5V×0.35A=0.875WW．
（3）由乙圖象可知，電流隨電壓變化，且比值不變，故可得出：電阻一定時，電阻中的電流跟它兩端的電壓成正比；
（4）閉合S₁、S₂和S₃時，燈泡L與定值電阻R并聯后與滑動變阻器串聯，電流表測干路中的電流，
∵并聯電路中各支路兩端的電壓相等，
∴電壓表的示數為2V時，燈泡L和定值電阻R兩端的電壓均為2V，
由圖象可知，通過燈泡的電流I_L′=0.325A，通過定值電阻R的電流I_R′=0.2A，
∵并聯電路中干路電流等于各支路電流之和，
∴此時電流表的示數：
I=I_L′+I_R′=0.325A+0.2A=0.525A；
（4）∵串聯電路中各處的電流相等，且總電壓等于各分電壓之和，
∴由圖象可知，當電路中的電流為0.2A時，燈泡兩端的電壓為0.5V，電阻兩端的電壓為2V時符合，則通過燈泡的電流為0.2A．
故答案為：（1）10；（2）5Ω；0.875W；（3）電阻一定時，電阻中的電流跟它兩端的電壓成正比；（4）0.525A；（5）0.2A．

點評：本題考查了歐姆定律和電功率公式的簡單應用，關鍵是從圖象中得出相關有用的信息，以及電路圖串并聯分析和電壓表、電流表測量的對象．