Question

10．小明有一個(gè)標(biāo)有“3.8V”字樣的小燈泡，他想知道小燈泡正常工作時(shí)的電阻，于是從學(xué)校實(shí)驗(yàn)室找來(lái)一些器材連接了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)電路，電源電壓恒定不變．

（1）為了完成實(shí)驗(yàn)?zāi)康�，�?qǐng)你用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線，將圖甲中的實(shí)物連接完整（要求滑片向左移動(dòng)時(shí)燈泡變亮）．
（2）閉合開(kāi)關(guān)，他發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，電流表、電壓表均有較小示數(shù)，原因可能是將變阻器下面兩個(gè)接線柱連入了電路中了；之后當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時(shí)，電流表如圖乙所示，則小燈泡正常工作時(shí)的電阻是10Ω．
（3）同組的小華認(rèn)為這樣測(cè)量的電阻值不準(zhǔn)確，應(yīng)該再多測(cè)幾組數(shù)據(jù)求平均值，對(duì)此你的看法是是錯(cuò)誤的，燈的電阻隨溫度的升高 而變大，取平均值沒(méi)有意義．
（4）做實(shí)驗(yàn)過(guò)程中由于電流表發(fā)生故障，小麗向老師要了一個(gè)已知阻值為R₀的定值電阻和一個(gè)單刀雙擲開(kāi)關(guān)，借助部分現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)了如圖丙所示的實(shí)驗(yàn)電路，同樣測(cè)出了小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻，請(qǐng)你幫她完成下列實(shí)驗(yàn)步驟：
①連接好實(shí)驗(yàn)電路，閉合開(kāi)關(guān)S₁，將開(kāi)關(guān)S₂撥到觸點(diǎn)2（選填“1”或“2”），移動(dòng)滑片，使電壓表的示數(shù)為3.8V．
②保持滑片的位置不動(dòng)，再將開(kāi)關(guān)S₂撥到另一觸點(diǎn)，讀出電壓表的示數(shù)為U．
③小燈泡正常發(fā)光時(shí)電阻的表達(dá)式為R=$\frac{3.8V}{U-3.8V}$×R₀（用已知量和測(cè)量量表示）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓確定電壓表量程與燈并聯(lián)，根據(jù)要求滑片向左移動(dòng)時(shí)燈泡變亮）．
確定滑動(dòng)變阻器的連接接；
（2）電流表、電壓表均有較小示數(shù)，說(shuō)明電路為通路，他發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，說(shuō)明電路中電流較小，電路中電阻較大，據(jù)此分析原因可能；
（3）根據(jù)燈絲電阻與溫度的關(guān)系進(jìn)行分析；
（4）由丙圖可知：沒(méi)有電流表的情況下，利用定值電阻和電壓表代替電流表與燈泡串聯(lián)，首先使燈泡兩端的電壓等于3.8V，然后測(cè)出此時(shí)定值電阻兩端的電壓，便可求出電路中的電流，根據(jù)R=$\frac{U}{I}$計(jì)算出燈泡的電阻值．

解答 解：（1）額定電壓為3.8V，電壓表選用大量程，與燈并聯(lián)，滑片向左移動(dòng)時(shí)燈泡變亮，即電阻變小，故將滑片以左電阻絲接入電路中，與燈串聯(lián)，如下所示：

（2）閉合開(kāi)關(guān)，電流表、電壓表均有較小示數(shù)，說(shuō)明電路為通路，他發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，說(shuō)明電路中電流較小，電路中電阻較大，原因可能是：將變阻器下面兩個(gè)接線柱連入了電路中了；
之后當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時(shí)，電流表如圖乙所示，圖中電流表選用小量程，分度值為0.02A，示數(shù)為0.38A，則小燈泡正常工作時(shí)的電阻是R=$\frac{U}{I}=\frac{3.8V}{0.38A}$=10Ω；
（3）由于燈絲電阻隨溫度的升高而增大，不是一個(gè)定值，取平均值沒(méi)有意義所以電流與電壓不成正比，做法是錯(cuò)誤的；
（4）①燈泡的額定電壓為3.8V，閉合開(kāi)關(guān)S₁、S₂接2，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電壓表示數(shù)為3.8V，燈泡正常發(fā)光；
②保持滑動(dòng)變阻器滑片位置不變，S₂接1，讀出電壓表示數(shù)U．
③通過(guò)燈泡的電流：
I=I_R0=$\frac{{U}_{R0}}{{R}_{0}}$=$\frac{U-3.8V}{{R}_{0}}$，
燈泡的電阻：
R=$\frac{{U}_{額}}{I}=\frac{3.8V}{\frac{U-3.8V}{{R}_{0}}}$=$\frac{3.8V}{U-3.8V}$×R₀．
故答案為：（1）見(jiàn)上圖；（2）將變阻器下面兩個(gè)接線柱連入了電路中了；10；（3）是錯(cuò)誤的，燈的電阻隨溫度的升高 而變大，取平均值沒(méi)有意義；（4）①2；3.8；③$\frac{3.8V}{U-3.8V}$×R₀．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了連接實(shí)物電路圖、反常現(xiàn)象分析、實(shí)驗(yàn)操作、燈絲電阻與溫度的關(guān)系等，最后一問(wèn)：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是本題的難點(diǎn)，知道實(shí)驗(yàn)原理、應(yīng)用串聯(lián)電路特點(diǎn)與歐姆定律即可正確解題．