Question

6．小花在“测量小灯泡电阻”的实验中，已知电源电压为3V，她已连接了部分电路，如图1所示．

（1）用笔画线代替导线，将图1中的电路连接完整．
（2）闭合开关前，应向B端（选填“A”或“B”）调整滑动变阻器的滑片，使电路中的电流在开始测量时最小．
（3）测量过程中，某次的电流值如图2所示，则电流值是0.26A．接下来的实验中灯丝突然烧断，则电压表的示数变大（选填“变大”、“变小”或“不变”）．同组的小锋同学想测定小灯泡的电阻，那么小锋接下来的操作应该是断开开关，换规格相同的灯泡重做实验．
（4）在小灯泡损坏之前，小花测出了一组数据如表格所示，求出小灯泡电阻的平均值，你同意这种做法吗？说出你的理由不同意；灯丝的电阻与温度有关，不同电压下，灯丝的温度不同，电阻不同．

电压/v	0.5	1.0	1.5	2.0	2.5
电流/A	0.10	0.16	0.20	0.23	0.25
电阻/Ω	5.0	6.3	7.5	8.7	10.0
平均电阻/Ω	7.5

（5）实验过程中小花又发现滑动变阻器的最大阻值模糊不清，但电压表已损坏，小花找了一个已知阻值的定值电阻R0代替灯泡，用电流表和定值电阻测出了滑动变阻器的最大阻值，设计电路如图3所示．实验步骤如下：
①按电路图连接电路．
②闭合开关S₁、S₂，读出此时电流表的示数I₁．
③闭合开关S₁，断开开关S₂，读出此时电流表的示数I₂．
④根据所测数据计算得出Rx的阻值
表达式：Rx=$\frac{（{I}_{1}-{I}_{2}）{R}_{0}}{{I}_{2}}$（用R₀和测量的物理量的符号表示）．

Answer 1

分析 （1）本实验中，电压表测灯泡两端电压，根据电源电压确定其量程；滑动变阻器与灯泡串联，一上一下接入电路；
（2）闭合开关前，应将变阻器的滑片调到最大值处；
（3）由图乙根据电流表量程、分度值读出电流表的示数；若电路某处断路，则断开处的电压约等于电源电压；若要测灯泡电阻需要换相同规格相同的灯泡重做实验；
（4）影响电阻的因素有：导体的温度、长度、横截面积和材料等，而小灯泡两端的电压不同，小灯泡灯丝的温度会不同，因此电阻也不同．
（5）根据电源电压不变利用欧姆定律计算出变阻器的最大阻值．

解答 解：
（1）测量小灯泡电阻的实验中，电压表测灯泡两端电压，电源电压为3V，所以电压表选择0-3V量程；滑动变阻器与灯泡串联，一上一下接入电路．如图所示：
；
（2）为了电路安全，闭合开关前，应将变阻器的滑片调到最大值B端；
（3）由图乙，电流表使用0-0.6A量程，分度值0.02A，示数为0.26A；
灯丝突然烧断，电压表串联入电路中，测电源电压，所以电压表示数会变大，且接近电源电压；
同组的小锋同学想测定小灯泡的电阻，那么小锋接下来的操作应该是先断开开关，换规格相同的灯泡重做实验；
（4）因为灯丝的电阻与温度有关，而灯泡两端的电压越大，灯丝的温度越高，因此小灯泡在不同电压下工作时，小灯泡的灯丝温度不同，电阻也不相同，所以不能求电阻的平均值；
（5）由图3知，当两个开关均闭合时，电阻R_x被短路，则电源电压U=I₁R₀；
闭合开关S₁，断开开关S₂，则两个电阻串联，此时R₀两端的电压U₀=I₂R₀，则R_x两端的电压Ux=U-U₀=I₁R₀-I₂R₀；
则R_x=$\frac{{U}_{x}}{{I}_{x}}$=$\frac{{I}_{1}{R}_{0}-{I}_{2}{R}_{0}}{{I}_{2}}$=$\frac{（{I}_{1}-{I}_{2}）{R}_{0}}{{I}_{2}}$．
故答案为：（1）见上图；（2）B；（3）0.26；变大；断开开关，换规格相同的灯泡重做实验；（4）不同意；灯丝的电阻与温度有关，不同电压下，灯丝的温度不同，电阻不同；（5）$\frac{（{I}_{1}-{I}_{2}）{R}_{0}}{{I}_{2}}$．

点评 本题考查了伏安法测电阻的实验，涉及到电路的连接、变阻器的使用、电流表的读数和欧姆定律的应用等，要注意定值电阻的阻值受温度影响很小，多次实验求平均值可以减小实验误差，灯泡电阻受温度影响很大，多次实验为了发现灯丝电阻随温度的变化规律．