Question

小明在拆装手电筒时，发现手电筒的小灯泡上标有“3.8V”的字样，但上面的电流值已经模糊不清，他想通过实验测量该灯泡正常发光时的电阻，图甲为他所连的实验电路．
（1）电池盒中至少有________节干电池．
（2）经检查发现电路接线有错误，小雨只做了一处改动就闭合开关进行实验．请在他接错的导线上打上“×”，并改正．
（3）实验时，小雨移动滑动变阻器的滑片，当电压表的示数为3.8V 时，电流表的示数如图乙所示．则该小灯泡的额定电流为________A，正常发光时的电阻为________Ω．

（4）在此实验的基础上，老师又出示为数百欧的电阻R_X，提问能否用上述方法进行测量．同学们分析得出上述方案不行，原因是：________．接着，小明与其他同学经过讨论，通过增加一电阻箱R₀（0～9999Ω　5A）、定值电阻（200Ω 2A）、单刀双掷开关等器材，设计出了A、B两种不同方案，其电路图如下：

①A方案所涉及的思想方法是________．
②在A、B两种不同的方案中，你认为方案________的设计可以让测量结果更准确，理由是：________．

Answer 1

解：
（1）小灯泡的额定电压为3.8V，要使小灯泡正常发光，两端电压不能小于3.8V；一节干电池的电压为1.5V，所以最少选择三节干电池串联作为电源．
（2）由实物图知，滑动变阻器上面的两个接线柱同时接入了电路，此时移动滑片，不能改变电路电流，必须要“一上一下”选择接线柱．
（3）电流表选择的是0～0.6A量程，小灯泡正常工作的电流为I=0.3A，灯泡额定电压为U=3.8V，所以灯丝电阻为R===12.7Ω
（4）电流与电阻成反比，电阻越大，电流越小，阻值太大，电流太小，无法测出；
①用阻值很大的电阻箱和定值电阻代替滑动变阻器，应用的是探究实验的基本方法之一--等效替换法；
②方案A通过改变开关S连接a或b的位置，改变待测电阻Rx和电阻箱R与定值电阻R₀的串联关系，虽能得出待测电阻的阻值，但只能得到一组数据，测量次数太少，误差较大；方案B可以根据需要改变电阻箱的阻值，从而得到多组实验数据，然后取平均值，误差更小．所以采用B方案．
故答案为：
（1）三；
（2）电路改正如右上图：
（3）0.3；12.7；
（4）阻值太大，电流太小，无法测出；
①等效替换法；
②B；可以进行多次测量求平均值，以减小误差．
分析：（1）为使小灯泡正常发光，电源电压必须大于或等于小灯泡的额定电压；
（2）滑动变阻器依靠改变接入电路的电阻线的长度改变电阻，连接方法是“一上一下”；
（3）读取电流表示数时，首先要明确电流表选择的量程和对应的分度值；已知灯泡额定电压和正常工作的电流，利用公式R=可以计算灯丝电阻；
（4）在电源电压一定时，通过导体的电流随导体电阻的增大而减小；
①阻值特别大的电阻Rx与滑动变阻器如果串联，由于电压与电阻成正比，电源电压基本都加在了电阻Rx两端，用阻值很大的电阻箱和定值电阻代替滑动变阻器，可以使电压分配更合理，更便于测量；
②比较不同实验方案的合理性，应该看能否达到实验目的，能否尽可能减小误差．
点评：本题最后一步难度较大，但体现了研究物理问题的基本方法--等效替换法．在解决实际问题时，很有借鉴意义．