Question

11．小亮和小雨做“測定小燈泡電阻”的實驗，所用小燈泡的額定電壓為2.5V．

（1）小亮的實驗過程如下：
①連接如圖甲所示的電路，其中有一根導線連接錯誤，請你在錯誤的導線上畫“×”，并在圖中改正（導線不能交叉）．
②電路連接正確后，閉合開關，發(fā)現小燈泡不亮，電壓表有示數，電流表無示數，產生這種現象的原因可能是：燈泡斷路．
③以上故障排除后，再閉合開關，發(fā)現小燈泡仍不亮，但電流表和電壓表均有示數，接下來他應進行的操作是：C．
A．檢查電路是否斷路                     B．更換小燈泡
C．移動滑動變阻器的滑片                 D．檢查燈泡是否短路
④設計如表所示的記錄表格，請你指出表格中的問題：設計了求小燈泡電阻的平均值；第2次實驗時電壓表的示數如圖乙所示，要測量小燈泡正常工作時的電阻，他應將滑片P向右端（選填“左”或“右”）移動；第3次實驗時電流表的示數如圖丙所示，則小燈泡正常發(fā)光時的電阻是5.2Ω．

次數	電壓/V	電流/A	電阻/Ω	電阻平均值/Ω
1	0.6	0.28
2		0.36
3	2.5

（2）小雨想利用圖丁所示的電路測量小燈泡正常發(fā)光時的電阻R_L，R為電阻箱．下面是他的實驗過程，請你幫他完成實驗．
①閉合開關S和S₂，斷開S₁，讀出此時電壓表的示數為U．
②閉合開關S和S₁，斷開S₂，調節(jié)電阻箱直至電壓表的示數為U-2.5V，讀出此時電阻箱的阻值為R₀．
③計算R_L的表達式為：R_L=$\frac{2.5V×{R}_{0}}{U-2.5V}$．

Answer 1

分析 （1）①電壓表應并聯(lián)在燈泡的兩端；圖中電路的錯誤連線是電流表并聯(lián)在電路中；
②電流表示數為零，電壓表有示數，說明燈泡斷路；
③電流表、電壓表均有示數，燈泡不亮，可能是燈泡的實際功率太小造成，接下來他應進行的操作是移動滑動變阻器的滑片；
④根據燈絲的電阻與溫度有關進行分析；通過滑動變阻器的分壓作用分析滑片的移動方向；
讀出電流表的示數，根據R=$\frac{U}{I}$計算出電阻值；
（2）根據I=$\frac{U}{R}$確定電流表的示數，再利用并聯(lián)電路特點電壓相等，根據R=$\frac{U}{I}$求出其電阻．

解答 解：（1）①由圖知，電流表并聯(lián)在了電路中，應將其與燈泡串聯(lián)，電路圖如圖所示：

②閉合開關，小燈泡不亮，電壓表有示數，電流表沒有示數，則小燈泡斷路；
③故障排除后，再閉合開關，發(fā)現小燈泡仍不亮，但電流表和電壓表示數均較小，則說明滑動變阻器的電阻較大，使得燈泡的實際功率太小造成，此時應減小滑動變阻器的阻值，將滑片向左滑動；
④燈絲的電阻隨溫度的升高而增大，實驗表格中設計了求小燈泡電阻的平均值是錯誤的；
因為小燈泡的電壓小于額定電壓，要想讓燈泡正常發(fā)光，應將滑動變阻器向右移動，滑動變阻器的電阻減小，分壓減少，燈泡兩端的電壓增大，使燈泡正常發(fā)光．
由題意知電流表的量程為0-0.6A，分度值為0.02A，示數為0.48A，則燈泡的電阻：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.48A}$=5.2Ω；
（2）如圖丁所示的電路，測出了小燈泡正常發(fā)光時的電阻．請幫他將步驟補充完整：①閉合開關S和S₂，斷開S₁，讀出此時電壓表的示數為U．
②閉合開關S和S₂，斷開S₁，調節(jié)電阻箱直至電壓表的示數為U-2.5V，讀出此時電阻箱的阻值為R₀．
③計算R_L的表達式為：R_L=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{\frac{U-2.5V}{{R}_{0}}}$=$\frac{2.5V×{R}_{0}}{U-2.5V}$．
故答案為：（1）①見上圖；②燈泡斷路；③C；④設計了求小燈泡電阻的平均值；右；5.2；（2）②閉合開關S和S₁，斷開S₂；U-2.5V；③$\frac{2.5V×{R}_{0}}{U-2.5V}$．

點評 此題是“探究小燈泡電阻”的實驗，考查了電路的連接，電路故障的分析，同時考查了串分壓的知識及歐姆定律的應用，難度較大