Question

有一個額定電壓為2.5V、用歐姆表測得阻值約為5Ω的小燈泡，小紅同學(xué)為了知道其在各種電壓下的阻值情況，選用了下列器材：電壓為6V的電源、量程為0～3V的電壓表、量程為0～0.6A的電流表、若干根導(dǎo)線、開關(guān)，還有兩只滑動變阻器（A：10Ω、1A；B：20Ω、1A）供選用．
（1）小紅應(yīng)選用滑動變阻器______．（選填“A”或“B”）
（2）畫出小紅進(jìn)行實驗的電路圖______．
（3）測量多組數(shù)據(jù)后，小紅通過計算電阻值，發(fā)現(xiàn)各阻值相差較大，其中最大的是12.5Ω，最小的是5.8Ω，請你分析一下，產(chǎn)生這種情況的原因是______．
（4）小紅最后用算出的這幾次電阻值的平均值作為小燈泡的電阻值，你認(rèn)為這是______的．（選填“合理”或“不合理”）

Answer 1

解：（1）假設(shè)選擇A滑動變阻器與燈泡串聯(lián)，
當(dāng)滑動變阻器接入電路阻值最大時為10Ω，
∵=
∴==
∴燈泡兩端的最小電壓為U_最小=U=×6V=2V，
無法測量兩端電壓低于2V時燈泡的電阻；
假設(shè)選擇B滑動變阻器與燈泡串聯(lián)，
當(dāng)滑動變阻器接入電路阻值最大時為20Ω，
∵=
∴==
∴燈泡兩端的最小電壓為U_最小=U=×6V=1.2V，
可以測量兩端電壓低于2V時燈泡的電阻．
因此選擇B滑動變阻器．
（2）伏安法測小燈泡電阻的實驗電路圖如下：
（3）小燈泡的電阻值存在明顯差異是因為燈絲電阻受溫度的影響．
（4）不合理，因為燈絲電阻隨著燈絲的溫度變化而變化，不同電壓時燈絲電阻不同不是由于誤差造成的，計算電阻平均值無意義．
故答案為：
（1）B；
（2）電路圖如下：

（3）燈絲電阻受溫度的影響；
（4）不合理．
分析：（1）在串聯(lián)電路中，用電器兩端電壓與其阻值成正比，已知燈泡大約阻值和兩個滑動變阻器的最大阻值，根據(jù)電源電壓一定得到燈泡兩端電壓的變化范圍，據(jù)此判斷滑動變阻器的規(guī)格．
（2）伏安法測燈泡電阻，電源、開關(guān)、燈泡、滑動變阻器、電流表串連接入電路，電壓表與燈泡并聯(lián)，據(jù)此畫出實驗電路圖；根據(jù)實驗電路圖連接實物圖，連線時要注意，電表正負(fù)接線柱不要接法，注意滑動變阻器的接法．
（3）當(dāng)小燈泡中的電流值增大時，燈絲的溫度會升高，其阻值增大．
（4）多次測量取平均值的目的是減小測量誤差，能否取平均值作為測量的最終結(jié)果，需要根據(jù)測量數(shù)值的差異是否是由于存在誤差造成的．
點評：本題考查了滑動變阻器規(guī)格的選擇、電路圖的設(shè)計、電阻與溫度的關(guān)系以及對實驗數(shù)據(jù)的正確處理，難點是根據(jù)燈泡額定電壓和電源電壓確定滑動變阻器規(guī)格和對實驗結(jié)果的正確處理．