Question

4．在“測量小燈泡的電阻”實驗中，有如下器材：電壓表、電流表、開關、電壓為6V的電源、額定電壓是4.5V的小燈泡、標有“20Ω1.5A”的滑動變阻器，導線若干．

（1）請完成如圖1所示實驗電路的連接，要求：滑片向右移動時燈變亮．
（2）甲組同學連接好最后一根導線，燈泡立即發出明亮耀眼的光并很快熄滅．檢査后，發現連線正確，請你找出實驗中兩個操作不當之處：
①連接電路時沒斷開開關；②滑動變阻器沒調到最大阻值．
（3）乙組同學閉合開關后，發現小燈泡不亮，但電流表有示數．接下來應進行的操作是C
A．更換小燈泡
B．檢査電路是否斷路
C．移動滑動變阻器滑片，觀察小燈泡是否發光
（4）在某次實驗過程中，閉合開關后電流表和電壓表的示數如圖2所示，燈泡的阻值是15Ω．
（5）某同學測量小燈泡電阻時，正確連接電路并記錄了數據如表．請你根據所學知識判斷他處理數據的錯誤之處在于求平均電阻，原因燈泡電阻隨溫度的變化而變化，求燈泡電阻的平均值沒有意義．．

I/A	U/W	亮度	R/Ω	測量結果
0.2	2	很暗	10	$\begin{array}{l}{R_{平均}}=\frac{{{R_1}+{R_2}+{R_3}}}{3}\\=\frac{10+12+15}{3}\end{array}$ =12.3Ω
0.25	3	較亮	12
0.3	4.5	很亮	15

Answer 1

分析 （1）根據燈泡的額定電壓選擇電壓表的量程；連線時注意滑動變阻器的接法．
（2）連接完最后一根導線，燈泡立即發出明亮耀眼的光，說明連接完最后一根導線，電路立即接通且電路電阻阻值很小，可從連接電路的注意事項入手分析原因．
（3）乙組同學閉合開關后，發現小燈泡不亮，但電流表有示數，!說明電路是通路，不用更換燈泡，也不用檢查電路是否斷路，可能是連入電阻太大，電路中電流太小所致，分析電阻過大的原因，然后進行下一步操作．
（4）根據電流表、電壓表的量程和分度值，讀出電壓和電流計算出電阻．
（5）燈泡電阻絲的溫度隨燈泡電壓的變化而變化，燈泡阻值隨溫度的變化而變化；求燈泡不同電壓下電阻的平均值沒有意義，實驗中處理數據的過程是錯誤的．

解答 解：（1）由題意知燈泡的額定電壓是4.5V，故電壓表的量程為0-15V，滑動變阻器接一上一下兩個接線柱，滑片向右移動時燈變亮，故接右下接線柱，電路圖如圖所示．

（2）為保護電路，連接實物圖時應：①斷開開關，②滑動變阻器的滑片要調到使連入電路的電阻為最大的位置． 甲組同學連接好最后一根導線，燈泡立即發出明亮耀眼的光并很快熄滅，說明連完最后一根線，電路立即接通且電路電流較大，電路阻值太小，原因是：①連接電路時沒斷開開關；②滑動變阻器沒調到最大阻值．
（3）乙組同學閉合開關后，電流表有示數，說明電路是通路，燈泡沒壞，也不是斷路，可能是連入電阻太大，電路中電流太小所致，下一步操作：移動滑動變阻器滑片，觀察小燈泡是否發光，即應進行C項操作．
（4）電壓表的量程為0-15V，分度值為0.1V，示數為4.5V；電流表的量程為0-0.6A，分度值為0.02A，示數為0.3A，R=$\frac{U}{I}$=$\frac{4.5V}{0.3A}$=15Ω．
（5）小燈泡的電阻值，隨燈泡溫度（亮度）變化而變化，不同溫度下，燈泡的阻值不同，
求燈泡電阻阻值的平均值沒有意義．
故答案為：（1）見上圖；（2）①連接電路時沒斷開開關；②滑動變阻器沒調到最大阻值；（3）C；（4）求平均電阻；燈泡電阻隨溫度的變化而變化，求燈泡電阻的平均值沒有意義．

點評 （1）本實驗題涉及實物圖的連接、電路故障分析，對學生來說有一定難度；
（2）對與第三問的故障問題，在連接好電路，剛剛閉合開關時，燈泡不亮，可能是電流太小，可能是燈泡斷路或短路．
先通過移動滑動變阻器滑片判斷是通路還是故障，再由電流表示數判斷是短路還是斷路，再由電壓表判斷故障的具體位置．
（3）燈泡電阻隨溫度的變化而變化，不同溫度下，燈泡的阻值不同，求燈泡阻值的平均值沒有意義．