Question

20．在用“伏安法测小灯泡电阻”的实验中，待测小灯泡正常发光时两端的电压为2.5V．

（1）用铅笔画出测量小灯泡电阻的电路图．
（2）用铅笔画线作为导线，连接好测量小灯泡正常工作时电阻的实物图如图1．要求滑动变阻器的划片向右滑动的时候，灯泡的亮度变亮．
（3）连接电路过程中，开关要断开，变阻器的划片要移动到最左（填左或右 ）端．
（4）连接完毕后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表几乎没有读数，电压表的指针有明显偏转，小灯泡发生的故障可能是断路．
（5）故障排除后，小明继续实验，得到了以下数据：

次数	1	2	3	4	5
电压（V）	1.0	1.5	2.0	2.5	2.8
电流（A）	0.20	0.25	0.28		0.31
电阻（Ω）
灯泡亮度	灯泡逐渐变亮

根据以上数据，小灯泡正常工作时电流表上的示数如图3所示，则正常工作时电流的大小为0.3A，灯泡正常工作时的电阻为8.3Ω．
小明根据计算还发现，小灯泡灯丝的电阻随电压的增大逐渐变大（选填“变大”或“变小”）．从物理学角度分析，造成这一现象的原因是灯丝温度升高电阻变大．
（6）有一次小灯泡的灯丝断了，小明想办法把断了的灯丝重新搭起来，则灯丝的电阻与原来比较会变小（大\小\不变）．

Answer 1

分析 （1）伏安法测灯泡电阻，电源、开关、滑动变阻器、灯泡、电流表串联组成电路，电压表并联在灯泡两端，据此画出实验电路图；
（2）根据灯泡额定电压确定电压表量程，根据灯泡正常发光时，流过灯泡的电流确定电流表量程，滑动变阻器、电流表串联接入电路，电压表与灯泡并联，连接电路时注意电表正负接线柱不要接反，注意滑动变阻器的接法；
（3）连接电路时，开关应断开，滑动变阻器接入电路的阻值应为滑动变阻器的最大阻值，根据滑动变阻器的接法确定滑片的位置；
（4）开关闭合时，发现灯不亮，说明电路有开路．
电压表指针有明显的偏转，电压表的正负接线柱到电源正负极的连接是连通的；
电流表的指针几乎没有偏转，是因为把电压表通过灯丝、导线接在电源正负极上，电压表的电阻无限大，使得电路中的电流很小．据此判断．
（5）当电压表示数等于灯泡额定电压时，灯泡正常发光；由图乙所示电流表确定电流表量程与分度值，读出电流表示数，由欧姆定律可以求出灯泡电阻；
导体电阻跟导体长度、横截面积、材料、温度有关．从电阻大小影响因素来考虑．
（6）影响电阻大小的因素有导体的材料、长度、横截面积和温度．在其它因素相同的情况下，导体越长，其电阻越大；据此判断灯泡的电阻变化．

解答 解：（1）电源、开关、滑动变阻器、灯泡、电流表串联组成电路，电压表并联在灯泡两端，电路图如图甲所示：

（2）灯泡额定电压是2.5V，电压表选0～3V量程，电流表选择0～0.6A，滑动变阻器、灯泡串联接入电路，电压表与灯泡并联，要求滑动变阻器的划片向右滑动的时候，灯泡的亮度变亮，则应将变阻器滑片右边的电阻了电路．电路图如图所示；

（3）连接电路时，开关应断开，由电路图可知，滑片P应置于左端，此时滑动变阻器接入电路的阻值最大．
（4）闭合开关S后，电灯不亮，并且电流表指针几乎没有偏转，说明电流出现断路；又因为电压表测量灯泡两端电压，并且电压表指针有明显的偏转，说明电压表的正负接线柱到电源正负极的连接是连通的；故灯泡发生断路；
（5）当电压表示数等于灯泡额定电压2.5V时，灯泡正常发光；由表格数据可知电流表量程是0～0.6A，分度值是0.02A，电流表示数是0.3A，
由欧姆定律得灯泡正常发光时的电阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.3A}$≈8.3Ω；
实验时，灯丝的长度、横截面积、材料都不变，而灯泡两端的电压增大，温度升高，电阻增大，所以，由于灯丝温度升高电阻变大．
（6）灯丝断了重新搭起来，其它因素是不变的，但长度变短，故电阻R变小．
故答案为：（1）如上图；（2）如上图；（3）断开；左；（4）断路；（5）0.3；8.3；变大；灯丝温度升高电阻变大；（6）小．

点评 本题考查了连接电路图、连接电路的注意事项、电流表读数、求灯泡功率、求灯泡电阻等问题，考查的是实验的常考问题；对电流表读数时，应先确定电流表量程与分度值，然后读数，熟练应用电功率公式、欧姆定律即可求出灯泡功率及电阻．