Question

在“测量小灯泡的电阻”实验中，电源电压保持不变，小灯泡的额定电压为2.5V．
（1）电路接通后，小明发现移动滑动变阻器的滑片使其接入电路的电阻减小时，电压表的示数也变小了，你认为电路连接中存在的错误是______
（2）在如图方框内画出电路图，并将实物图连接完整．改正电路后，他将测得的数据及计算结果填在下面的表格中：

实验次数 物理量	1	2	3	4
电压U/V	2.5	2.0	1.5	1.0
电流I/A	0.30	0.26	0.22	0.20
电阻R/Ω		7.7	6.8	5.0

小灯泡正常发光时的电阻为______Ω（保留一位小数）．多次改变电压值，同时测出对应的电流，求出灯泡的电阻是否是为了求平均值，减小实验的误差？______（选填“是”或“不是”）．
（3）分析表中的数据发现灯丝的电阻是变化的，这说明______．这种现象在生活中也有体现，例如家里的白炽灯在刚开灯的瞬间，灯丝______烧断（选填“容易”或“不容易”）．
（4）小明还想测出一段电炉丝的电阻值，可是在连接电路时发现电流表已被烧坏；请你利用现有器材（电压未知的电源、量程
合适的电压表、最大阻值为20Ω的滑动变阻器、开关各一个，导线若干），帮助小明设计一个不移动电压表就能测出这段电炉丝阻值的电路．把你设计的实验电路图画在虚线框内（电炉丝的符号为“”）．

Answer 1

【答案】分析：（1）测量小灯泡的电阻，需要测出灯泡两端电压，电压表应该与小灯泡并联．
（2）电路图根据实验目的画出．测量小灯泡的电阻，需要测量灯泡两端电压和通过的电流，电压用电压表测量，电流用电流表测量，为改变灯泡两端电压，还需要滑动变阻器与小灯泡串联；滑动变阻器接入电路的基本要求是“一上一下”，电流表、电压表连接时要注意量程和电流的方向；已知小灯泡的额定电压和正常工作的电流，用公式R=可以计算出灯丝电阻；多次测量得到多组实验数据，有的是为发现规律，有的是取平均值减小误差．
（3）灯丝电阻变化的原因，应该从影响因素分析；灯丝烧断是功率太大，分析功率变化用公式P=．
（4）此题属于“一只电表测电阻”．由于器材相对不够，不能用“伏安法”来测电阻，因此要运用“等效替代”的思想来设计测电阻的方法．题目中已经给出的仪表是电压表，我们可以知道电压的大小．因此，电压这个物理量，我们可当作已知量．串联电路各处电流相等．我们可以连接成串联电路，
解答：解：
（1）测量小灯泡的电阻，滑动变阻器接入电路电阻减小时，灯泡两端电压是增大的，本题中电压表示数减小，所以原因是电压表并联在滑动变阻器两端了．
（2）测量灯泡电阻，利用“伏安法”，测量仪器是电流表和电压表．在电路图中，电流表与灯泡串联，电压表与灯泡并联，滑动变阻器与灯泡串联；
实物连接需要电流表选择0～0.6A，电压表选择0～3V量程，注意电流方向；
灯泡额定电压为U_额=2.5V，正常工作电流为I=0.3A，灯丝电阻为R==≈8.3Ω；
多次测量电压和电流，得到不同的电阻，目的是研究电阻与电压的关系，所以不能把电阻相加取平均值；
（3）灯丝电阻与材料、长度、横截面积和温度有关，其中前三者是不变的，两端电压改变，灯丝电流变化，导致灯丝温度变化；
由公式P=知，在电压U一定时，电阻R越小，功率越大，刚闭合开关时，灯丝温度较低，电阻减小，灯丝发光功率很大．所以灯丝容易烧断．
（4）先将电压表接在滑动变阻器两端，测出滑动变阻器R₂阻值为20Ω时的电压U，再将要测阻值的电炉丝R₁串联到原电路中，这时测出的滑动变阻器20Ω两端的电压为
U₁，这时电炉丝两端的电压为U-U₁，由题意得：=，所以电炉丝电阻R₁=Ω
故答案为：
（1）电压表与滑动变阻器并联了
（2）电路图和实物图如右

8.3；不是
（3）导体的电阻与温度有关；容易
（4）电路设计如右图
．
点评：此题属于“一只电表测电阻”的类型，这种类型的题目，由于器材相对不够，不能用“伏安法”来测电阻，因此要运用“等效替代”的思想来设计测电阻的方法．