Question

6．在“測(cè)定小燈泡電阻”的實(shí)驗(yàn)中，小燈泡的額定電壓為2.5V，燈絲電阻約為8Ω．
（1）某同學(xué)連接的電路如圖甲所示，請(qǐng)指出其中的兩處錯(cuò)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(shí)驗(yàn)時(shí)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，當(dāng)電壓表的示數(shù)為2.5V時(shí)，燈泡正常發(fā)光，此時(shí)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(shí)電阻為7.4Ω（保留一位小數(shù)）．
（3）小組實(shí)驗(yàn)過程中記錄了下表內(nèi)的信息，小明同學(xué)分析表內(nèi)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)該燈亮度增加時(shí)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(shí)驗(yàn)結(jié)束后，小明、小紅交流時(shí)認(rèn)為：若用現(xiàn)有器材測(cè)量一個(gè)幾百歐姆的電阻時(shí)，由于電流小于電流表的最小分度值造成電流測(cè)量誤差很大，所以不能直接測(cè)量．兩位同學(xué)通過分析，用現(xiàn)有的電源設(shè)計(jì)了如圖丙所示的電路，實(shí)驗(yàn)時(shí)首先將滑片移到最右端，閉合開關(guān)，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(dòng)變阻器的最大電阻R₀，則待測(cè)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(gè)滑動(dòng)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(shí)驗(yàn)，應(yīng)選用的滑動(dòng)變阻器為R₃（選填“R₁”、“R₂”或“R₃”）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)情況進(jìn)行分析，電流表應(yīng)選擇0～0.6A的量程，同時(shí)電壓表應(yīng)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(dòng)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(cè)電阻的阻值；
在選擇滑動(dòng)變阻器時(shí)，要根據(jù)電源電壓、電壓表的量程及待測(cè)電阻的阻值共同分析，要保證電壓表讀數(shù)準(zhǔn)確．

解答 解：（1）①由圖甲知，電壓表測(cè)量了燈泡和滑動(dòng)變阻器的電壓，應(yīng)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(shí)，燈泡電阻就會(huì)增大，這是因?yàn)殡娏髯兇鬅襞萘炼仍黾�，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(dāng)被測(cè)電阻為200Ω時(shí)，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(huì)造成電流測(cè)量誤差很大，所以不能直接測(cè)量；
當(dāng)滑片在最左端時(shí)，電壓表的示數(shù)等于電源電壓；當(dāng)滑片在最右端時(shí)，由串聯(lián)電路電壓的特點(diǎn)可知，滑動(dòng)變阻器兩端電壓為U₂-U₁，此時(shí)電路中的電流：I=$\frac{{U}_{2}-{U}_{1}}{{R}_{0}}$；
由I=$\frac{U}{R}$可知，待測(cè)電阻的阻值：R_x=$\frac{{U}_{1}{R}_{0}}{{U}_{2}-{U}_{1}}$；
因?yàn)榇郎y(cè)電阻的阻值為幾百歐，并且串聯(lián)電路起分壓作用，當(dāng)串聯(lián)的滑動(dòng)變阻器的阻值太小時(shí)，移動(dòng)滑片的位置，滑動(dòng)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(zhǔn)確讀出電壓值，故滑動(dòng)變阻器的最大阻值應(yīng)較大，滑片的移動(dòng)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(diǎn)評(píng) 此題是“測(cè)定小燈泡電阻”的實(shí)驗(yàn)，考查了實(shí)物電路的連接中電壓表、電流表的接法及量程的選擇，同時(shí)考查了電流表的讀數(shù)及電阻的計(jì)算；還考查未知電阻的測(cè)量，特別注意當(dāng)電路中電流小于電流表的最小分度值時(shí)，電流將無法準(zhǔn)確讀出；在進(jìn)行選擇滑動(dòng)變阻器時(shí)，要注意電壓表能準(zhǔn)確讀數(shù)．