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例9 小张同学在做“测量小灯泡电阻”的实验中，所用器材如下：两节新干电池，电压表，电流表，标有“$2.5\ \mathrm{V}$”字样、相同规格的小灯泡若干，滑动变阻器(“$20\ \Omega\ \ 2\ \mathrm{A}$”)，开关，导线若干.
(1) “伏安法”测小灯泡电阻的原理是_______.
(2) 请你根据如图甲所示的电路，用笔画线代替导线，将图乙中的实物电路连接完整(要求：滑动变阻器的滑片$P$右移时，灯泡变亮，导线不交叉).
(3) 闭合开关前，应将滑片置于_______(选填“左”或“右”)端.正确连接电路后，闭合开关$S$，移动滑片$P$，小张发现小灯泡始终不亮，电流表指针几乎不偏转，电压表有示数.故障原因可能是_______.
A. 小灯泡短路
B. 滑动变阻器短路
C. 小灯泡断路
D. 滑动变阻器断路
(4) 排除故障后，移动滑片$P$，依次测得$6$组数据，如表一所示.其中第$2$次实验时电流表示数如图丙所示，此时电路中的电流为_______$\mathrm{A}$.第$4$次实验时灯泡的电阻为_______$\Omega$.
(5) 小张将这$6$组数据算得的电阻值取平均值作为小灯泡的电阻，这种数据处理方式是_______(选填“合理”或“不合理”)的.
(6) 小张继续用上述装置来探究“电流与电阻的关系”.他分别把阻值为$5\ \Omega$、$10\ \Omega$、$20\ \Omega$的定值电阻接入原小灯泡的位置，通过实验，记录电流表示数如表二所示.他发现通过导体的电流跟导体的电阻不成反比，其原因可能是_______.
(7) 排除故障后，小张继续实验，利用描点法得到如图所示的电流$I$随电阻$R$变化的图像.由图像可以得出结论：_______.
(8) 上述实验中，小张用$5\ \Omega$的电阻做完实验后，保持滑动变阻器滑片的位置不变，接着把$10\ \Omega$的电阻接入电路，闭合开关，向_______(选填“左”或“右”)端移动滑片，使电压表示数为_______$\mathrm{V}$时，读出电流表的示数.
【变式延伸】结合上例探究以下问题：
(1) 小张把小灯泡更换为$10\ \Omega$的定值电阻，探究电流与电压的关系.小张同学将实验数据记录在下表中.请你在如图所示的坐标系中画出电阻的$I-U$关系图像.通过分析图像，可以得出实验结论：_______.
(2) 王老师看了小张的实验数据后说：“小张，你的实验数据看上去很不错，不过，你有没有编造数据呀？”小张不好意思地说：“对不起，王老师，确实有一组数据是编造的.”请你对小张的做法进行评价：_______.
(3) 实验完成后，王老师又给了小张一个量程为$0～6\ \mathrm{V}$的电压表和一个量程为$0～10\ \mathrm{mA}$的电流表，测量另一定值电阻$R_{x}$的阻值.
① 小张利用图甲所示的电路测量$R_{x}$的阻值，测量的数据和结果如下表所示.
根据表格中的数据可求得该电阻的阻值是_______.
② 小张发现该电阻的标定阻值为$1000\ \Omega$，为什么测量值与标定值之间有较大偏差？他查资料寻找原因，发现平时认为电阻为零的电流表和电阻无穷大的电压表实际上都有一定的内阻，只是电压表的内阻比较大，电流表的内阻比较小，但都会对测量结果产生影响.然后，小张找来他使用的电流表和电压表的说明书，说明书显示：
电压表：量程为$0～6\ \mathrm{V}$，内阻为$6000\ \Omega$.
电流表：量程为$0～10\ \mathrm{mA}$，内阻为$40\ \Omega$.
根据这些信息，可判断甲电路中由于_______(选填“电流表”或“电压表”)内阻的影响，使测量结果产生较大偏差.
③ 小张经过思考，改成图乙所示的电路进行实验，测量数据和结果如下表所示.
比较两次测量结果，小张做出了以下分析，你认为正确的是_______(不定项选择).
A. 测量该定值电阻选择图乙所示的电路更合适
B. 用电压表和电流表测量得到的电阻阻值都会偏大或偏小
C. 选择合适的电路，测得的电阻值偏差会减小，更接近真实值
④ 根据以上探究，如果需要测量阻值约为$20\ \Omega$的小阻值电阻时，选用了合适量程的电压表和电流表后，为了使测量结果更精确，应选择甲和乙中的哪一个电路？说明理由._______.
(1) “伏安法”测小灯泡电阻的原理是_______.
(2) 请你根据如图甲所示的电路，用笔画线代替导线，将图乙中的实物电路连接完整(要求：滑动变阻器的滑片$P$右移时，灯泡变亮，导线不交叉).
(3) 闭合开关前，应将滑片置于_______(选填“左”或“右”)端.正确连接电路后，闭合开关$S$，移动滑片$P$，小张发现小灯泡始终不亮，电流表指针几乎不偏转，电压表有示数.故障原因可能是_______.
A. 小灯泡短路
B. 滑动变阻器短路
C. 小灯泡断路
D. 滑动变阻器断路
(4) 排除故障后，移动滑片$P$，依次测得$6$组数据，如表一所示.其中第$2$次实验时电流表示数如图丙所示，此时电路中的电流为_______$\mathrm{A}$.第$4$次实验时灯泡的电阻为_______$\Omega$.
(5) 小张将这$6$组数据算得的电阻值取平均值作为小灯泡的电阻，这种数据处理方式是_______(选填“合理”或“不合理”)的.
(6) 小张继续用上述装置来探究“电流与电阻的关系”.他分别把阻值为$5\ \Omega$、$10\ \Omega$、$20\ \Omega$的定值电阻接入原小灯泡的位置，通过实验，记录电流表示数如表二所示.他发现通过导体的电流跟导体的电阻不成反比，其原因可能是_______.
(7) 排除故障后，小张继续实验，利用描点法得到如图所示的电流$I$随电阻$R$变化的图像.由图像可以得出结论：_______.
(8) 上述实验中，小张用$5\ \Omega$的电阻做完实验后，保持滑动变阻器滑片的位置不变，接着把$10\ \Omega$的电阻接入电路，闭合开关，向_______(选填“左”或“右”)端移动滑片，使电压表示数为_______$\mathrm{V}$时，读出电流表的示数.
【变式延伸】结合上例探究以下问题：
(1) 小张把小灯泡更换为$10\ \Omega$的定值电阻，探究电流与电压的关系.小张同学将实验数据记录在下表中.请你在如图所示的坐标系中画出电阻的$I-U$关系图像.通过分析图像，可以得出实验结论：_______.
(2) 王老师看了小张的实验数据后说：“小张，你的实验数据看上去很不错，不过，你有没有编造数据呀？”小张不好意思地说：“对不起，王老师，确实有一组数据是编造的.”请你对小张的做法进行评价：_______.
(3) 实验完成后，王老师又给了小张一个量程为$0～6\ \mathrm{V}$的电压表和一个量程为$0～10\ \mathrm{mA}$的电流表，测量另一定值电阻$R_{x}$的阻值.
① 小张利用图甲所示的电路测量$R_{x}$的阻值，测量的数据和结果如下表所示.
根据表格中的数据可求得该电阻的阻值是_______.
② 小张发现该电阻的标定阻值为$1000\ \Omega$，为什么测量值与标定值之间有较大偏差？他查资料寻找原因，发现平时认为电阻为零的电流表和电阻无穷大的电压表实际上都有一定的内阻，只是电压表的内阻比较大，电流表的内阻比较小，但都会对测量结果产生影响.然后，小张找来他使用的电流表和电压表的说明书，说明书显示：
电压表：量程为$0～6\ \mathrm{V}$，内阻为$6000\ \Omega$.
电流表：量程为$0～10\ \mathrm{mA}$，内阻为$40\ \Omega$.
根据这些信息，可判断甲电路中由于_______(选填“电流表”或“电压表”)内阻的影响，使测量结果产生较大偏差.
③ 小张经过思考，改成图乙所示的电路进行实验，测量数据和结果如下表所示.
比较两次测量结果，小张做出了以下分析，你认为正确的是_______(不定项选择).
A. 测量该定值电阻选择图乙所示的电路更合适
B. 用电压表和电流表测量得到的电阻阻值都会偏大或偏小
C. 选择合适的电路，测得的电阻值偏差会减小，更接近真实值
④ 根据以上探究，如果需要测量阻值约为$20\ \Omega$的小阻值电阻时，选用了合适量程的电压表和电流表后，为了使测量结果更精确，应选择甲和乙中的哪一个电路？说明理由._______.
答案
例9
(1) $R = \frac{U}{I}$。
(2) 如图所示
(3) 左；C。
(4) $0.20$；$8.0$。
(5) 不合理。
(6) 未控制电阻两端电压不变。
(7) 电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。
(8) 左；$2$。
【变式延伸】
(1)当导体的电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
(2) 实验数据可以编造，但科学态度不能造假，小张的做法是错误的，不符合科学精神。
(3) ① $862\ \Omega$ ② 电流表 ③ ABC ④ 选择乙电路，因为乙电路电流表内阻对测小电阻的影响较小。
