Question

1．如圖是李明同學測小燈泡正常工作時的電阻的實驗，燈泡上標有“2.5V”的字樣．
（1）李明測小燈泡電阻的實驗原理是R=$\frac{U}{I}$．
（2）請你用筆畫線代替導線將圖甲中的實物連接完整（要求滑片向右移動燈泡變暗）．
（3）閉合開關，移動滑動變阻器滑片，他發(fā)現(xiàn)燈泡始終不亮，電壓表有示數(shù)，電流表無示數(shù)，其故障原因是小燈泡斷路．
（4）故障排除后，調(diào)節(jié)滑動變阻器使小燈泡正常發(fā)光，此時電流表的示數(shù)如圖乙所示，則小燈泡正常工作時的電阻是9.6Ω（結果保留一位小數(shù)）．
（5）完成實驗后，李明發(fā)現(xiàn)同桌小強的電壓表壞了，他就向老師要了一個已知阻值為R₀的定值電阻和一個單刀雙擲開關，借助部分現(xiàn)有的實驗器材，設計了如圖丙所示的實驗電路，也測出了小燈泡的正常發(fā)光的電阻，請你幫他完成下列實驗步驟：
①連接好實驗電路，將開關S撥到觸點1（選填“1”或“2”），移動滑片，使電流表的示數(shù)為$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$；
②保持滑片的位置不動，再將開關S撥到觸點2（選填“1”或“2”），讀出電流表的示數(shù)為I；
③小燈泡正常發(fā)光時電阻的表達式我R=$\frac{2.5V}{{IR}_{0}-2.5V}$×R₀（用已知量和測量量表示）．

Answer 1

分析 （1）測小燈泡電阻的實驗原理是歐姆定律；
（2）根據(jù)題目要求確定滑動變阻器的接法；
（3）移動滑動變阻器滑片，他發(fā)現(xiàn)燈泡始終不亮，電流表無示數(shù)，電路為斷路；電壓表有示數(shù)，說明電壓表與電源兩極連通，則與電壓表并聯(lián)的部分之外是連通的，與電壓表并聯(lián)的燈泡斷路了；
（4）由圖乙電流表小量程讀數(shù)，根據(jù)歐姆定律求電阻大��；
（5）由丙圖可知，沒有電流表的情況下，定值電阻和電壓表應起到電壓表的測量電壓的作用．開關S撥到觸點1，移動滑片，使電流表示數(shù)為 $\frac{2.5V}{{R}_{0}}$，此時燈正常發(fā)光；保持滑片位置不動，開關S撥到觸點2，根據(jù)各用電器的電壓不變，通過定值電阻的電流不變，由并聯(lián)電路電流的規(guī)律求出此時通過的燈的額定電流，根據(jù)歐姆定律即可求燈正常發(fā)光的電阻．

解答 解：（1）測電阻的原理是R=$\frac{U}{I}$；
（2）燈滑片右移時，燈泡變暗，即電流變小，所以滑片以左電阻絲連入電路中，如下圖所示：

（3）閉合開關，移動滑動變阻器滑片，他發(fā)現(xiàn)燈泡始終不亮，電壓表有示數(shù)，電流表無示數(shù)，其故障原因是小燈泡斷路了而導致電壓表串聯(lián)在電路中了；
（4）圖乙中電流表小量程分度值為0.02A，讀數(shù)為0.26A，則燈正常發(fā)光時的電阻大小R=$\frac{U}{I}=\frac{2.5V}{0.26A}$=9.6Ω；
（5）①在沒有電壓表情況下，定值電阻和電流表應起到電壓表的測量電壓的作用，因燈泡的額定電壓為2.5V，將開關S撥到觸點1，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使電流表示數(shù)為$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$，此時定值電阻的電壓為2.5V，由并聯(lián)電路電壓的規(guī)律，燈的電壓為2.5V，燈正常工作；
②保持滑動變阻器滑片位置不變，將開關S撥到觸點2，因電路的連接關系沒有改變，各用電器的電壓不變，所以燈仍正常發(fā)光，電流表示數(shù)不變；
③根據(jù)并聯(lián)電路電壓的規(guī)律，此時通過燈的額定電流為I_L=I-$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$，燈正常發(fā)光的電阻大小
R=$\frac{2.5V}{I-\frac{2.5V}{{R}_{0}}}=\frac{2.5V}{{IR}_{0}-2.5V}$×R₀．
故答案為：（1）R=$\frac{U}{I}$；
（2）見上圖；
（3）燈泡斷路；
（4）9.6；
（5）①1；$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$；②2；③$\frac{2.5V}{{IR}_{0}-2.5V}$×R₀．

點評 本題測小燈泡正常工作時的電阻，考查實驗的原理、電路的連接、故障的分析、電阻的計算及在沒有電壓表情況下設計實驗方案則電阻的能力，有一定難度．