Question

5．在“測量小燈泡的電阻”實驗中，小燈泡的正常發光時的電為2.5V．現給出的實驗器材如下：
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．開關一個；導線若干．
（1）測小燈泡電阻的實驗原理是R=$\frac{U}{I}$．
（2）用筆畫線代替導線，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，小明發現移動滑動變阻器的滑片使其接入電路的電阻減小時，電壓表的示數也變小了，你認為電路連接中存在的錯誤是電壓表并聯在變阻器的兩端了．
（4）改正錯誤后，閉合開關，移動滑動變阻器滑片，他發現燈泡始終不亮，電流表有示數，電壓表無示數，其故障原因是小燈泡短路．
（5）排除故障后，他將測得的數據及計算結果填在下面的表格中，小燈泡正常發光時的電阻為8.3Ω（保留一位小數）．

實驗次數	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）分析表中的數據發現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小．
（7）假設實驗中所給的實驗器材電流表已損壞，老師又給了一只電壓表和一個阻值為5Ω的定值電阻R₀，該組同學仍測出了小燈泡正常發光的電阻．請你幫他們畫出實驗的電路圖．

Answer 1

分析 （1）測電阻的實驗原理R=$\frac{U}{I}$；
（2）根據表中示數電流表選用小量程，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）根據分壓原理和串聯電路電壓的特點，判斷電壓表連接位置；
（4）電流表有示數，說明電路為通路，燈泡終始不亮，說明燈斷路或短路，據此判斷故障所在；
（5）燈在不同電壓下的電阻不同，根據歐姆定律，求出燈正常發光時的電阻；
（6）燈絲的電阻隨溫度的降低而減�。�
（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）測電阻的實驗原理R=$\frac{U}{I}$；
（2）在上面的分析基礎上，實物圖連接如下圖1所示：

（3）小明發現移動滑動變阻器的滑片使其接入電路的電阻減小，根據分壓原理，變阻器電壓應減小，由串聯電路電壓的特點，燈兩端的電壓增大，因電壓表的示數也變小了，可判斷出電壓表并聯在變阻器的兩端了；
（4）移動滑動變阻器滑片，電流表有示數，說明電路為通路，燈泡終始不亮，說明燈斷路或短路，結合電壓表無示數，可判斷是小燈泡短路了，導致電壓表與導線并聯了；
（5）燈正常發光時的電阻R=$\frac{U}{I}=\frac{2.5V}{0.3A}$≈8.3Ω；
（6）由表中數據可知，通過燈的電流隨電壓的減小而減小，根據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起到電流的作用，所以用與定值電阻并聯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小；
（7）如上圖2所示．

點評 本題測燈的電阻，考查實驗原理、電路的連接、反�，F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計實驗方案的能力，綜合性較強．