Question

5．小剛同學(xué)利用如圖所示的器材測(cè)量小燈泡的電阻，已知小燈泡的額定電壓為2.5V．
（1）請(qǐng)用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線將如圖所示的電路連接完整．
（2）閉合開(kāi)關(guān)，小剛移動(dòng)滑片，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電壓表無(wú)示數(shù)，電流表有示數(shù)，則故障原因可能是小燈泡被短路．
（3）排除故障后，小剛根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)繪制了小燈泡的電流隨電壓變化的圖象（如圖乙所示），由圖象可知，小燈泡正常工作時(shí)的電阻是8.3Ω，進(jìn)一步分析圖象可以發(fā)現(xiàn)小燈泡的電阻不斷變化，這是因?yàn)闊艚z的電阻隨溫度的升高而增大（選填“增大”或“減小”）．
（4）完成上述實(shí)驗(yàn)后，小剛想用原電路測(cè)某未知電阻R_x的阻值，他用該電阻替換燈泡后，發(fā)現(xiàn)電流表?yè)p壞了，便將其拆除．請(qǐng)你在不改變其他元件連接方式的情況下，幫他完成實(shí)驗(yàn)（滑動(dòng)變阻器的最大阻值為R_變）．
實(shí)驗(yàn)步驟：
A．閉合開(kāi)關(guān)，將滑動(dòng)變阻器的滑片滑到阻值最大處，記下電壓表的示數(shù)U₁．
B．將滑動(dòng)變阻器的滑片移到阻值最小處，記下電壓表的示數(shù)為U₂．
則未知電阻R_x的阻值R_x=$\frac{{U}_{1}{R}_{變}}{{U}_{2}-{U}_{1}}$（用測(cè)量量和已知量表示）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燈泡的額定電壓確定電壓表量程，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端．滑動(dòng)變阻器按照一下一上的原則串聯(lián)接入電路．
（2）常見(jiàn)的電路故障有斷路路與短路兩種，電流表無(wú)示數(shù)，燈泡不亮，說(shuō)明電路出現(xiàn)了斷路，根據(jù)電壓表的示數(shù)情況判斷斷路處；
（3）由圖示求出燈泡額定電壓與對(duì)應(yīng)的電流，然后由歐姆定律求出燈泡正常工作時(shí)的阻值；
由圖示I-U圖象找出電流隨電壓變化的關(guān)系，然后由歐姆定律判斷燈絲電阻如何變化，可以從溫度對(duì)電阻的影響分析燈絲電阻變化的原因．
（4）滑動(dòng)變阻器的最大阻值已知，滑動(dòng)變阻器和被測(cè)電阻串聯(lián)，讓滑動(dòng)變阻器全部接入和不接入，完成電壓表的兩次測(cè)量，利用電源電壓不變，列出等式，解出R_x．

解答 解：（1）小燈泡的額定電壓為2.5V，所以電壓表選0～3V量程，并聯(lián)在燈泡兩端，滑動(dòng)變阻器按照一下一上的原則串聯(lián)接入電路．如圖所示；

（2）電流表有示數(shù)，說(shuō)明電路是通路，電壓表無(wú)示數(shù)，燈泡不亮，則可能與電壓表并聯(lián)的燈泡被短路；
（3）由I-U圖象可知，燈泡額定電壓2.5V對(duì)應(yīng)的電流是0.3A，
由I=$\frac{U}{R}$得：
燈泡正常工作時(shí)的電阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.3A}$≈8.3Ω；
由圖乙所示I-U圖象可知，隨燈泡電壓U變大，通過(guò)燈泡的電流變大，
且△U＞△I，由I=$\frac{U}{R}$得燈絲電阻R=$\frac{U}{I}$可知，燈絲電阻變大，
所以燈絲電阻隨溫度升高而增大．
（4）實(shí)驗(yàn)步驟：
A．閉合開(kāi)關(guān)，將滑動(dòng)變阻器的滑片滑到阻值最大處，記下電壓表的示數(shù)U₁．
B．將滑動(dòng)變阻器的滑片移到阻值最小處，記下電壓表的示數(shù)為U₂．
因?yàn)殡娫吹碾妷翰蛔�，所以U=U₂=$\frac{{U}_{2}-{U}_{1}}{{R}_{變}}$×（R_x+R_變），
解得：R_x=$\frac{{U}_{1}{R}_{變}}{{U}_{2}-{U}_{1}}$．
故答案為：（1）如上圖；（2）被短路；（3）8.3；增大；（4）將滑動(dòng)變阻器的滑片移到阻值最小處，記下電壓表的示數(shù)為U₂．$\frac{{U}_{1}{R}_{變}}{{U}_{2}-{U}_{1}}$．

點(diǎn)評(píng) 此題主要考查實(shí)驗(yàn)“測(cè)量小燈泡的電阻”，實(shí)驗(yàn)的一些基本操作步驟必須掌握，會(huì)處理一些實(shí)際的問(wèn)題，特別是電壓表、電流表的使用以及滑動(dòng)變阻器使用時(shí)注意的問(wèn)題等；
常規(guī)測(cè)電阻是利用伏安法，在電壓表或電流表缺少時(shí)，當(dāng)滑動(dòng)變阻器最大電阻已知時(shí)，采用滑動(dòng)變阻器和被測(cè)電阻串聯(lián)．