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、若干根導線、開關，還有兩只滑動變阻器（A：10Ω、1A；B：20Ω、1A）供選用．
（1）小紅應選用滑動變阻器______．（選填“A”或“B”）
（2）畫出小紅進行實驗的電路圖______．
（3）測量多組數據后，小紅通過計算電阻值，發現各阻值相差較大，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，你認為這是______的．（選填“合理”或“不合理”）

Answer 1

解：（1）假設選擇A滑動變阻器與燈泡串聯，
當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；
假設選擇B滑動變阻器與燈泡串聯，
當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，根據電源電壓一定得到燈泡兩端電壓的變化范圍，據此判斷滑動變阻器的規格．
（2）伏安法測燈泡電阻，電源、開關、燈泡、滑動變阻器、電流表串連接入電路，電壓表與燈泡并聯，據此畫出實驗電路圖；根據實驗電路圖連接實物圖，連線時要注意，電表正負接線柱不要接法，注意滑動變阻器的接法．
（3）當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果，需要根據測量數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格的選擇、電路圖的設計、電阻與溫度的關系以及對實驗數據的正確處理，難點是根據燈泡額定電壓和電源電壓確定滑動變阻器規格和對實驗結果的正確處理．