Question

5．在“測量小燈泡的電阻”實(shí)驗(yàn)中，小燈泡的正常發(fā)光時的電為2.5V．現(xiàn)給出的實(shí)驗(yàn)器材如下：
A．蓄電池，電壓U=6V     
B．電流表一個（量程為0～0.6A，0～3A）   
C．電壓表一個（量程為0～3V，0～15V）    
D．滑動變阻器R（阻值為0～20Ω）
E．開關(guān)一個；導(dǎo)線若干．
（1）測小燈泡電阻的實(shí)驗(yàn)原理是R=$\frac{U}{I}$．
（2）用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖中的電路連接完整，要求P右滑時接入電路的電阻變�。�
（3）電路接通后，小明發(fā)現(xiàn)移動滑動變阻器的滑片使其接入電路的電阻減小時，電壓表的示數(shù)也變小了，你認(rèn)為電路連接中存在的錯誤是電壓表并聯(lián)在變阻器的兩端了．
（4）改正錯誤后，閉合開關(guān)，移動滑動變阻器滑片，他發(fā)現(xiàn)燈泡始終不亮，電流表有示數(shù)，電壓表無示數(shù)，其故障原因是小燈泡短路．
（5）排除故障后，他將測得的數(shù)據(jù)及計算結(jié)果填在下面的表格中，小燈泡正常發(fā)光時的電阻為8.3Ω（保留一位小數(shù)）．

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	1	2	3	4
電壓U/V	2.5	2.0	1.5	1.0
電流I/A	0.30	0.26	0.22	0.20
電阻R/Ω		7.7	6.8	5.0

（6）分析表中的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)燈絲的電阻是變化的，這說明燈絲的電阻隨溫度的減小而減�。�
（7）假設(shè)實(shí)驗(yàn)中所給的實(shí)驗(yàn)器材電流表已損壞，老師又給了一只電壓表和一個阻值為5Ω的定值電阻R₀，該組同學(xué)仍測出了小燈泡正常發(fā)光的電阻．請你幫他們畫出實(shí)驗(yàn)的電路圖．

Answer 1

分析 （1）測電阻的實(shí)驗(yàn)原理R=$\frac{U}{I}$；
（2）根據(jù)表中示數(shù)電流表選用小量程，P右滑時接入電路的電阻變小，即滑片子P以右電阻絲連入電路中；
（3）根據(jù)分壓原理和串聯(lián)電路電壓的特點(diǎn)，判斷電壓表連接位置；
（4）電流表有示數(shù)，說明電路為通路，燈泡終始不亮，說明燈斷路或短路，據(jù)此判斷故障所在；
（5）燈在不同電壓下的電阻不同，根據(jù)歐姆定律，求出燈正常發(fā)光時的電阻；
（6）燈絲的電阻隨溫度的降低而減小；
（7）老師又給的一只電壓表和一個阻值為5Ω的定值電阻R₀來替代電流表．

解答 解：（1）測電阻的實(shí)驗(yàn)原理R=$\frac{U}{I}$；
（2）在上面的分析基礎(chǔ)上，實(shí)物圖連接如下圖1所示：

（3）小明發(fā)現(xiàn)移動滑動變阻器的滑片使其接入電路的電阻減小，根據(jù)分壓原理，變阻器電壓應(yīng)減小，由串聯(lián)電路電壓的特點(diǎn)，燈兩端的電壓增大，因電壓表的示數(shù)也變小了，可判斷出電壓表并聯(lián)在變阻器的兩端了；
（4）移動滑動變阻器滑片，電流表有示數(shù)，說明電路為通路，燈泡終始不亮，說明燈斷路或短路，結(jié)合電壓表無示數(shù)，可判斷是小燈泡短路了，導(dǎo)致電壓表與導(dǎo)線并聯(lián)了；
（5）燈正常發(fā)光時的電阻R=$\frac{U}{I}=\frac{2.5V}{0.3A}$≈8.3Ω；
（6）由表中數(shù)據(jù)可知，通過燈的電流隨電壓的減小而減小，根據(jù)P=UI，燈的電功率減小，燈絲的溫度降低，因燈絲的電阻陰溫度的減小而減小，所以，燈絲的電阻減��；
（7）在沒有電流表的情況下，另一支電壓表與定值電阻應(yīng)起到電流的作用，所以用與定值電阻并聯(lián)的電壓表替代原損壞的電流表即可，如下圖2所示，測量時，定值電阻的電壓表示數(shù)為U₀，通過燈的電流即通過定值電阻的電流大小I=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$；

故答案為：（1）R=$\frac{U}{I}$；
（2）如上圖1所示；
（3）電壓表并聯(lián)在變阻器的兩端了；
（4）小燈泡短路；
（5）8.3；
（6）燈絲的電阻隨溫度的減小而減��；
（7）如上圖2所示．

點(diǎn)評 本題測燈的電阻，考查實(shí)驗(yàn)原理、電路的連接、反常現(xiàn)象的判斷、故障的分析、電阻大小的計算、影響電阻大小的因素及設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案的能力，綜合性較強(qiáng)．