Question

6．在“測定小燈泡電阻”的實驗中，小燈泡的額定電壓為2.5V，燈絲電阻約為8Ω．
（1）某同學連接的電路如圖甲所示，請指出其中的兩處錯誤或不妥：①電壓表沒有與燈泡并聯(lián)  ②電流表量程太大．
（2）實驗時，調(diào)節(jié)滑動變阻器，當電壓表的示數(shù)為2.5V時，燈泡正常發(fā)光，此時電流表示數(shù)如圖乙所示，電流表示數(shù)為0.34A，則燈正常發(fā)光時電阻為7.4Ω（保留一位小數(shù)）．
（3）小組實驗過程中記錄了下表內(nèi)的信息，小明同學分析表內(nèi)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)該燈亮度增加時電阻變大（選填“變大”、“變小”或“不變”），造成這種現(xiàn)象的原因是燈絲電阻隨溫度升高而變大．

	U/V	I/A	燈泡亮度	R/Ω
1	1.0	0.2	很暗
2	1.5	0.25	較亮
3	2.5		正常
4	3.0	0.36	很亮

（4）實驗結(jié)束后，小明、小紅交流時認為：若用現(xiàn)有器材測量一個幾百歐姆的電阻時，由于電流小于電流表的最小分度值造成電流測量誤差很大，所以不能直接測量．兩位同學通過分析，用現(xiàn)有的電源設計了如圖丙所示的電路，實驗時首先將滑片移到最右端，閉合開關，讀出電壓表示數(shù)為U₁，再將滑片移到最左端，讀出電壓表示數(shù)為U₂，若電源電壓不變，滑動變阻器的最大電阻R₀，則待測電阻R_x=$\frac{{U}_{1}{R}_{0}}{{U}_{2}-{U}_{1}}$（用U₁、U₂及R₀表示）；現(xiàn)有三個滑動變阻器分別是：“10Ω  1A”的R₁、“20Ω  1A”的R₂、“500Ω  1A”的R₃，為了能順利完成實驗，應選用的滑動變阻器為R₃（選填“R₁”、“R₂”或“R₃”）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)情況進行分析，電流表應選擇0～0.6A的量程，同時電壓表應與燈泡并聯(lián)；
（2）確定電流表的量程和分度值得出電流表的示數(shù)；根據(jù)歐姆定律的變形公式即可求出燈泡正常發(fā)光的電阻；
（3）分析表中的數(shù)據(jù)可知，電流逐漸增大的過程中，燈泡亮度增大，燈絲溫度升高，燈絲的電阻受溫度影響而增大；
（4）利用歐姆定律求出電流中的電流，與電流表的分度值比較即可判斷；
先根據(jù)滑動變阻器的示數(shù)和電壓表的示數(shù)求出電路中的電流，再根據(jù)歐姆定律的變形公式求出待測電阻的阻值；
在選擇滑動變阻器時，要根據(jù)電源電壓、電壓表的量程及待測電阻的阻值共同分析，要保證電壓表讀數(shù)準確．

解答 解：（1）①由圖甲知，電壓表測量了燈泡和滑動變阻器的電壓，應與燈泡并聯(lián)；
②根據(jù)題意可知，電路中的最大電流為I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{8Ω}$=0.3125A，即電流表選擇0～0.6A的量程即可，而圖示電流表使用了大量程；
（2）由圖知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，所以示數(shù)為0.34A；
由I=$\frac{U}{R}$可知，R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.34A}$≈7.4Ω；
（3）分析表中的數(shù)據(jù)可知，電流變大時，燈泡電阻就會增大，這是因為電流變大燈泡亮度增加，燈絲溫度升高，燈絲受溫度影響所致；即溫度越高，燈絲的電阻越大．
（4）電源是由干電池兩節(jié)（電壓恒定）組成，故電源電壓為1.5V×2=3V；當被測電阻為200Ω時，電路中的電流：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3V}{200Ω}$=0.015A，而電流表的最小分度值為0.02A，會造成電流測量誤差很大，所以不能直接測量；
當滑片在最左端時，電壓表的示數(shù)等于電源電壓；當滑片在最右端時，由串聯(lián)電路電壓的特點可知，滑動變阻器兩端電壓為U₂-U₁，此時電路中的電流：I=$\frac{{U}_{2}-{U}_{1}}{{R}_{0}}$；
由I=$\frac{U}{R}$可知，待測電阻的阻值：R_x=$\frac{{U}_{1}{R}_{0}}{{U}_{2}-{U}_{1}}$；
因為待測電阻的阻值為幾百歐，并且串聯(lián)電路起分壓作用，當串聯(lián)的滑動變阻器的阻值太小時，移動滑片的位置，滑動變阻器分得的電壓太小，則電壓表的示數(shù)幾乎沒有變化，不能準確讀出電壓值，故滑動變阻器的最大阻值應較大，滑片的移動能使電壓表示數(shù)發(fā)生明顯改變，故選擇“500Ω  1A”的R₃．
故答案為：（1）電壓表沒有與燈泡并聯(lián)；電流表量程太大；（2）0.34；7.4；（3）變大；燈絲電阻隨溫度升高而變大；（4）電流小于電流表的最小分度值；$\frac{{U}_{1}{R}_{0}}{{U}_{2}{-U}_{1}}$；R₃．

點評 此題是“測定小燈泡電阻”的實驗，考查了實物電路的連接中電壓表、電流表的接法及量程的選擇，同時考查了電流表的讀數(shù)及電阻的計算；還考查未知電阻的測量，特別注意當電路中電流小于電流表的最小分度值時，電流將無法準確讀出；在進行選擇滑動變阻器時，要注意電壓表能準確讀數(shù)．