Question

13．小張同學在做“測量小燈泡電阻”的實驗中，所用器材如下：兩節新干電池，標有2.5 V相同規格的小燈泡若干，兩個滑動變阻器R₁“10Ω 1A”、R₂“20Ω 2A”，開關、導線若干．

（1）請你根據圖甲，用筆畫線代替導線，將圖乙中的電路連接完整（要求：滑動變阻器滑片P右移燈泡變亮，且導線不交叉）．
（2）閉合開關前，應將滑片于A（選填“A”或“B”）端．正確連接電路后，閉合開關S，移動滑片P，小張發現小燈泡給終不亮，電流表指針幾乎末偏轉，電壓表有示數，則故障原因可能是C
A．小燈泡短路 B．滑動變阻器短路 C．小燈泡斷路 D．滑動變阻器斷路
（3）排除故障后，移動滑片P，依次測得6組數據，如表一所示．其中第2次實驗時電流表表盤如圖丙，此時電路中的電流為0.2A；第4次實驗時燈泡電阻值為8Ω．由表一中的數據可知，小張選用的滑動變器應是R₂ （選填“R₁”或“R₂”）．
（4）小張將這6組數據算得的電阻值取平均值作為小燈泡的電阻，這種數據處理方式是不合理 （選填“合理”或“不合理”）的．
   表一

實驗次數	1	2	3	4	5	6
電壓V/V	0.5	1.0	1.5	2.0	2.5	2.8
電流I/A	0.16		0.22	0.25	0.28	0.29
電阻R/Ω	3.1		6.8		8.9	9.7

表二

實驗次數	1	2	3
電阻R/Ω	5	10	20
電流I/A	0.30	0.20	0.12

（5）小張繼續用圖乙所示裝置來探究“電流與電阻的關系”．他分別把阻值準確的5Ω、10Ω、20Ω的定值電阻接入原小燈泡的位置，通過實驗，記錄電流表示數如表二所示．他發現通過導體的電流跟電阻不成反比，其原因可能是：沒有保持電阻兩端的電壓不變．

Answer 1

分析 （1）滑動變阻器我采用一上一下的接法；
（2）連接電路時，滑動變阻器阻值應調至最大；閉合開關，電流表沒有示數，說明電路存在斷路；電壓表示指針不動，可能是與電壓表并聯的電路短路或電壓表并聯電路之外電路存在斷路造成的；
（3）根據電流表的量程和分度值讀數；根據歐姆定律求出燈泡的電阻；根據串聯電路電壓規律求出滑動變阻器兩端的電壓，根據歐姆定律求出滑動變阻器的電阻；
（4）燈泡的電阻與溫度有關，在不同電壓下其電阻是不同的，所以取燈泡電阻的平均值無意義．
（5）由歐姆定律知，電壓一定時，電流跟電阻成反比，實驗發現，電流跟電阻不成反比，沒有控制好前提條件不變．

解答 解：（1）滑動變阻器我采用一上一下的接法，滑動變阻器滑片P右移燈泡變亮，表明電路中的電流變大，滑動變阻器電阻減小，接法如圖所示：
；
（2）連接電路時，閉合開關前，滑動變阻器阻值應調至最大，即A端；電壓表有示數，電流表指針幾乎不偏轉，說明問題出在電壓表兩接線柱之間的電路，短路不對（這樣電壓表示數為0，電流表有示數），只能是小燈泡處斷路，故選C；
（3）電流表量程為0-0.6A，分度值為0.02A，電流表示數為0.2A；
根據歐姆定律可知燈泡的電阻為：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2V}{0.25A}$=8Ω；
電源有兩節干電池組成，電源電壓為3V，第一組燈泡兩端的電壓為0.5V，則滑動變阻器兩端的電壓為U'=3V-0.5V=2.5V，電流為0.16A，則滑動變阻器接入電路的電阻為：
R'=$\frac{U'}{I}$=$\frac{2.5V}{0.16A}$=15.625Ω，故應選擇R₂；
（4）由表格中的數據可知，燈絲電阻隨溫度變化而變化，在不同電壓下，溫度不同，電阻也不同，所以求平均值是不合理．
（5）實驗時，分別把5Ω、10Ω、15Ω電阻接入原燈泡位置，立即閉合開關，原燈泡位置接入的電阻越大，分擔的電壓越大，沒有保持電阻兩端的電壓不變，所以得到電流跟電阻不成反比．
故答案為：（1）如圖；（2）A；C；（3）0.2；8；R₂；（4）不合理；（5）沒有保持電阻兩端的電壓不變．

點評 本題是測量燈泡的電阻實驗，考查了電壓表的連接、電流表的讀數及電阻的計算，特別注意燈絲電阻與溫度有關，在計算過程中不可以求平均值．