Question

某實驗小組利用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=

 

Ω；

額定頻率	50Hz	環境溫度	10℃～38℃
加熱功率	550W	環境濕度	≤90%
額定電壓	220V	制熱水能力	≥90℃5L/h

（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2V時，燈泡L的電阻R_L=

 

Ω；若燈泡L的額定電壓為2.5V，小燈的額定電功率為

 

W；
（3）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

 

A；
（4）興趣小組對實驗結果進行交流、討論后，得出以下兩個結論：
結論一：電阻R中通過的電流與其兩端電壓成正比；結論二：電燈L中通過的電流與其兩端電壓不成正比．
你認為這兩個結論是否正確？結論一

 

；結論二

 

（填“正確”或“不正確”）；若不正確，請說明理由

 

．

Answer 1

分析：（1）求定值電阻R的阻值，可以利用它的I-U圖線中的特殊的坐標點去求解．
（2）求電壓表示數為2V時，燈泡L的電阻R_L的值，可以在其圖象中找出電壓為2V時的坐標，然后利用坐標中的信息去求出燈泡的電阻值．求小燈泡的額定功率，利用圖象中的額定電壓對應的額定電流去入手解決．
（3）閉合S₁、S₂和S₃，此時的電路是燈泡與定值電阻R并聯后，再與滑動變阻器串聯的一個混聯電路．電流表測的是干路電流，它的示數等于通過燈泡和定值電阻R的電流之和．求出這兩個支路中的電流即可．調節滑動變阻器，當電壓表示數為2V時，各支路兩端的電壓均為2V，由歐姆定律即可求得這兩個支路的電流．
（4）結合表格中的數據分析得出的結論是否正確．但要注意，此題中用到的方法是控制變量法，首先要保證控制住電壓或電阻不變這個前提條件的成立．

解答：解：（1）由乙圖象可知，當R兩端的電壓為1V時，通過它的電流為0.1A，根據公式R=

U

I

=

1V

0.1A

=10Ω；
（2）由圖象丙可知，當燈泡兩端的電壓為2V時，通過燈泡的電流為0.2A，根據公式R=

U

I

=

2V

0.2A

=10Ω；
若燈泡L的額定電壓為2.5V，此時小燈泡中的電流可以由圖象得到為0.35A，根據公式P_額=U_額×I_額=2.5V×0.35A=0.875W．
（3）當S₁、S₂和S₃都閉合時，R與燈泡并聯，此時電流表的示數為干路電流，即為R和L中的電流之和．由圖象乙知，當電壓為2V時，通過R的電流為0.2A，由圖象乙知，當電壓為2V時，通過R的電流為0.2A，由圖象乙知，當電壓為2V時，通過R的電流為0.2A，由圖象丙可知，當電壓為2V時，通過L電流為0.2A．所以此時電流表的示數：I=0.2A+0.2A=0.4A．
（4）在表一中，導體兩端的電壓增大幾倍，導體中的電流就增大幾倍，所以，結論一是正確的．
利用表二的數據分析結論二，看似正確，但是燈泡的電阻是與通過燈絲的溫度有關的，當通過燈絲的電流增大時，燈絲的溫度升高，燈絲的電阻增大，結論成立的前提是要保證燈絲的電阻不變，由于沒有滿足這個前提條件，所以，這個結論是不正確的．
故答案為：（1）10；
（2）10、0.875（0.875W到0.9W之間均可）；
（3）0.4；
（4）正確、不正確、在研究電流與電壓的關系時，要保持電阻不變，但電燈的電阻由于燈絲溫度的變化而發生了變化．

點評：（1）本題屬于多開關型電路，不同開關的斷開與閉合導致了電路的連接方式不同，注意區分；
（2）電阻除了與材料、長度、橫截面積有關之外，還與溫度有關，尤其是金屬電阻，溫度升高，電阻增大．