Question

20．小明想测定标有：“3.8V”小灯泡正常发光时（阻值约为10Ω）的电阻，准备器材如下：学生电源（有3、6、12V三档）、电阻R₁=5Ω、两块电流表（0-0.6-3A）、两只滑动变阻器（A、“5Ω 2A”、B、“10Ω1 A”）．请完成下列实验：
（1）请根据图甲中的电路，将图乙中实物电路补充完整．

（2）在这个实验中，你认为小明选用学生电源的6V档，选择A（选填“A”或“B”）滑动变阻器．
（3）小明为了更快的完成实验，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片到某一位置时，记录了电流表A₁、A₂示数分别为I₁、I₂，按他的测量方法写出计算灯泡电阻的表达式R_L=$\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}}$R₂；你认为这种做法是否正确吗？不正确，理由是灯丝的电阻与温度有关．

Answer 1

分析 （1）由电路图可知，L与R₁并联后再与R₂串联，电流表A₁与L串联，电流表A₂与R₁串联，灯泡正常发光时的电压和额定电压相等，根据并联电路的电压特点和欧姆定律求出通过R₁的电流，然后确定电流表A₂的量程，滑动变阻器按一上一下的原则串联在电路中，据此连接实物电路图；
（2）根据欧姆定律求出灯泡正常发光时的电流，根据并联电路的电流特点求出干路电流，然后确定滑动变阻器的规格；根据串联电路的电压特点求出灯泡正常发光时滑动变阻器两端的最大电压，利用串联电路的电压特点求出电源的最大值，然后结合电源的电压应大于灯泡的额定电压确定电源的档位；
（3）根据并联电路的电压特点和欧姆定律求出灯泡的电阻，根据灯泡的电阻与温度有关分析此方法是否合理．

解答 解：（1）由电路图可知，L与R₁并联后再与R₂串联，电流表A₁与L串联，电流表A₂与R₁串联，
因并联电路中各支路两端的电压相等，且灯泡正常发光，
所以，通过R₁的电流：
I₁=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{1}}$=$\frac{3.8V}{5Ω}$=0.76A，则电流表A₂的量程为0～3A，
滑动变阻器的任意上方接线柱串联在电路中，如下图所示：

（2）灯泡正常发光时的电流约为：
I_L=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{3.8V}{10Ω}$=0.38A，
因并联电路中各支路两端的电压相等，
所以，灯泡正常发光时干路电流：
I=I_L+I₁=0.38A+0.76A=1.14A＞1A，
故滑动变阻器选A、“5Ω 2A”；
此时滑动变阻器分得的最大电压：
U_滑=IR_滑=1.14A×5Ω=5.7V，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，电源的最大电压：
U=U_L+U_滑=3.8V+5.7V=9.5V＜12V，
且电源的电压大于灯泡的额定电压3.8V，
故电源的电压档位选6V；
（3）调节滑动变阻器的滑片到某一位置时，记录了电流表A₁、A₂示数分别为I₁、I₂，
因并联电路中各支路两端的电压相等，
所以，电源的电压：
U=I₁R_L=I₂R₁，
则灯泡电阻的表达式R_L=$\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}}$R₂；
因灯丝的电阻与温度有关，
所以，本方法不正确．
故答案为：
（1）如上图所示；
（2）6；A；
（3）$\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}}$R₂；不正确；灯丝的电阻与温度有关．

点评 本题考查了实物电路图的连接和电源、滑动变阻器规格的选取以及实验的评价，利用好串并联电路的特点和欧姆定律是解题的关键，要注意灯丝的电阻与温度有关．