Question

17．小明測(cè)量額定電壓為3.8V的小燈泡正常工作時(shí)的電阻，使用4.5V的電源．

（1）如圖甲所示，是他連接的實(shí)驗(yàn)電路，其中有一根導(dǎo)線連接錯(cuò)誤．請(qǐng)你在錯(cuò)誤的導(dǎo)線上畫“×”，并用筆畫線代替導(dǎo)線畫出正確的導(dǎo)線．
（2）電路連接正確后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電流表無(wú)示數(shù)，電壓表有示數(shù)，燈不亮，故障可能是燈泡處斷路．
（3）排除故障后小明將滑片移到某處，電壓表的示數(shù)為3V，要測(cè)量小燈泡正常發(fā)光的電阻，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器滑片向左移動(dòng)（選填“左”、“右”），當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時(shí)，此時(shí)電流表的指針位置如圖乙所示，可得出小燈泡的電阻為11.2Ω（結(jié)果保留1位小數(shù)）．
（4）小明完成實(shí)驗(yàn)后，改變滑動(dòng)變阻器的阻值，記錄電流表、電壓表的幾組示數(shù)，算出幾組電阻值，并把求出的平均值作為小燈泡正常發(fā)光的電阻．同組的小亮認(rèn)為小明的方法是不正確的，原因是燈泡的電阻隨溫度變化而變化．
（5）實(shí)驗(yàn)中電流表不小心損壞了，小明找來(lái)了一個(gè)10Ω的定值電阻，利用余下的器材也測(cè)出了小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻，在圖丙的虛線框內(nèi)畫出他的電路圖．

Answer 1

分析 （1）實(shí)物連接圖中找錯(cuò)誤之處，主要從電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器的正確使用上考慮：從電流表、電壓表的量程、連接方式、正負(fù)接線柱的接入方法上考慮．從滑動(dòng)變阻器接線柱的選擇考慮．
（2）燈泡不亮可能是燈泡斷路或燈泡以外的地方斷路或燈泡短路，燈泡斷路時(shí)，電路斷路，電路中沒有電流，電流表無(wú)示數(shù)，電壓表串聯(lián)在電路中，電壓表測(cè)量電源電壓；
燈泡短路時(shí)，電路總電阻減小，電路電流增大，電流表示數(shù)增大，電壓表測(cè)量導(dǎo)線電壓，示數(shù)為0．
燈泡以外的地方斷路，整個(gè)電路都處于斷開狀態(tài)，燈泡不亮，電壓表和電流表都沒有示數(shù)．
（3）電壓表示數(shù)是3V，小于燈泡額定電壓，要使燈泡正常發(fā)光，由電路圖可知，滑動(dòng)變阻器滑片應(yīng)向左移動(dòng)，減小滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，增大燈泡兩端的電壓，直到電壓表示數(shù)等于燈泡額定電壓為止；由圖乙確定電流表量程與最小分度值，讀出電流表示數(shù)，然后由歐姆定律求出燈泡的電阻．
（4）燈泡電阻受溫度的影響，在不同電壓下燈泡電阻不同，求不同電壓下燈泡阻值的平均值作為燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻是錯(cuò)誤的．
（5）把定值電阻與小燈泡串聯(lián)，先用電壓表與小燈泡并聯(lián)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，使電壓表示數(shù)等于燈泡額定電壓，然后把電壓表與定值電阻并聯(lián)，讀出電壓表的示數(shù)，由歐姆定律求出流過(guò)電路的電流，最后由歐姆定律可以求出燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻，據(jù)此設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路圖．

解答 解：（1）經(jīng)分析，滑動(dòng)變阻器與燈泡并聯(lián)錯(cuò)誤．如果電流從電流表出來(lái)，先經(jīng)過(guò)燈泡，再滑動(dòng)變阻器，到電源的負(fù)極．只移動(dòng)一根導(dǎo)線的情況下，會(huì)造成電壓表測(cè)滑動(dòng)變阻器兩端電壓．如果電流從電流表出來(lái)，先經(jīng)過(guò)滑動(dòng)變阻器，再經(jīng)燈泡到電源的負(fù)極，只改變一根導(dǎo)線，電壓表測(cè)燈泡電壓，符合題意．如圖．
 
（2）燈泡不亮，電流表無(wú)示數(shù)，說(shuō)明電路斷路，燈泡中無(wú)電流，電壓表有示數(shù)，此時(shí)電壓表串聯(lián)在電路中測(cè)電源電壓．所以電路故障是小燈泡斷路；
（3）電壓表的示數(shù)為3V，要測(cè)量小燈泡正常發(fā)光的電阻，應(yīng)向左移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，減小滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，使燈泡兩端的電壓增大，直到電壓表示數(shù)達(dá)到3.8V為止；
由圖乙可知，電流表量程是0～0.6A，最小分度值是0.02A，電流表示數(shù)為0.34A，燈泡正常發(fā)光時(shí)的阻值R=$\frac{U}{I}$=$\frac{3.8V}{0.34A}$≈11.2Ω；
（4）燈泡電阻受溫度影響，在不同電壓下燈泡電阻不同，不是定值，求燈泡在不同電壓下的阻值作為燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻是錯(cuò)誤的．
（5）先把滑動(dòng)變阻器與燈泡組成串聯(lián)電路，電壓表與燈泡并聯(lián)，移動(dòng)滑片使電壓表示數(shù)為3.8V，此時(shí)滑動(dòng)變阻器兩端電壓為4.5V-3.8V=0.7V；然后保持滑片位置不變，用定值電阻替換小燈泡，用電壓表測(cè)出定值電阻電壓，由歐姆定律求出此時(shí)電路電流，由串聯(lián)電路特點(diǎn)求出滑動(dòng)變阻器兩端電壓，由歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值R_滑；然后由歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器與燈泡串聯(lián)時(shí)的電路電流I=$\frac{{U}_{滑}}{{R}_{滑}}$=$\frac{0.7V}{{R}_{滑}}$，最后由歐姆定律求出燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻；實(shí)驗(yàn)電路圖如圖丙所示．

故答案為：（1）如圖所示；（2）燈泡斷路；（3）左；11.2；（4）電阻隨溫度不斷發(fā)生變化，不是定值；（5）如上圖所示．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了連接電路圖、電路故障分析、電流表讀數(shù)、求燈泡阻值、溫度對(duì)電阻的影響、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路圖等問(wèn)題；分析電路故障時(shí)，要根據(jù)故障現(xiàn)象考慮各種可能的故障原因，然后綜合分析確定故障原因；對(duì)電表讀數(shù)時(shí)，要先確定電表量程與最小分度值，再讀數(shù)．