Question

3．在“用伏安法測小燈泡電阻”的實驗中，待測小燈泡額定電壓為2.5V．

（1）該實驗原理是：R=$\frac{U}{I}$；請用筆畫線代替導(dǎo)線，將如圖1所示的實驗電路未連接部分連接好（連線不得交叉）．閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片應(yīng)置于右（選填“左”或“右”）端．
（2）當開關(guān)閉合后，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，通過分折，小明猜想了一些可能的原因，見表．請根據(jù)小明的猜想，在表中寫出對應(yīng)的電壓表或電流表的示數(shù)情況．（選填“有”或“無”）

猜想	電壓表示數(shù)情況	電流表示數(shù)情況
燈泡斷路		無
燈泡短路		有

（3）故障排除后，小明移動滑動變阻器的滑片，記錄多組小燈泡兩端不同的電壓及對應(yīng)的通過小燈泡的電流值如表，其中第3次電流表的示數(shù)如圖2所示，讀數(shù)為0.20A
分析數(shù)據(jù)可知，小燈泡正常工作時的燈絲電阻為10Ω．還發(fā)現(xiàn)燈絲的電阻是變化的，這說明燈泡的電阻與溫度有關(guān)．這種現(xiàn)象在生活中也有體現(xiàn)，例如家里的白熾燈在剛開燈的瞬間，燈絲容易燒斷（選填“容易”或“不容易”）．

實驗次數(shù)	1	2	3	4	5	6
電壓/V	0.5	1	1.5	2	2.5	3
電流/A	0.10	0.16		0.23	0.25	0.26

（4）若在實驗過程中，不慎將電壓表和電流表位置互換，閉合開關(guān)后小燈泡出現(xiàn)的現(xiàn)象是燈泡不發(fā)光．
（5）小明又自帶某一段電爐絲的電阻，他通過改變滑動變阻器的阻值，由電流表、電壓表讀出相應(yīng)的數(shù)值，見下表．

電流/A	0.4	0.8	1.2	1.6
電壓/V	4.5	9.0	13.5	18

（a）請你根據(jù)表格將數(shù)據(jù)繪制到圖3中去．
（b）實驗中多次實驗的目的是減小實驗誤差．

Answer 1

分析 （1）伏安法測電阻的原理是歐姆定律的變形式，根據(jù)燈泡的額定電壓確定電壓表的量程且與燈泡并聯(lián)，根據(jù)第二個表格數(shù)據(jù)確定電流表的量程且與燈泡串聯(lián)，據(jù)此連接實物電路圖；為防止電路中的電流過大燒壞電路元件，閉合開關(guān)前，需將滑動變阻器的滑片放在阻值最大的位置；
（2）當電路發(fā)生斷路故障時，根據(jù)電壓表的正負接線柱能否與電源兩極相連判斷電壓表是否有示數(shù)；當電路發(fā)生短路故障時，電路中有電流，根據(jù)電壓表是否被短路判斷電壓表是否有示數(shù)；
（3）根據(jù)電流表的量程和分度值讀出電流表的示數(shù)，燈泡正常發(fā)光時的電壓和額定電壓相等，根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知通過的電流，利用歐姆定律求出此時燈泡的電阻；燈泡的電阻隨溫度的升高而增大；
（4）電壓表與電流表互換，即：電流表與燈泡并聯(lián)，電壓表串聯(lián)接入電路，由于電壓表內(nèi)阻很大，理想電壓表內(nèi)阻為無窮大，電壓表串聯(lián)在電路相當于電路斷路，電路中沒有電流，燈泡不發(fā)光；
（5）根據(jù)描點法得出圖象，多次測量可以減小實驗誤差．

解答 解：（1）伏安法測電阻的原理：R=$\frac{U}{I}$；
燈泡的額定電壓為2.5V，則電壓表的量程為0～3V，且與燈泡并聯(lián)；
由第二個表格數(shù)據(jù)可知，電流表的量程為0～0.6A，且與燈泡串聯(lián)，
實物電路圖的連接如下圖所示：

為保護電路，閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片處于最大阻值處的右端；
（2）當燈泡斷路時，電路中沒有電流，電壓表的正負接線柱與電源兩極相連，因此電壓表有示數(shù)；
當燈泡短路時，電路中有電流，即電流表有示數(shù)，由于電壓表與燈泡并聯(lián)，因此電壓表也被短路，即電壓表無示數(shù)；

猜想	電壓表示數(shù)情況	電流表示數(shù)情況
燈泡斷路	有	無
燈泡短路	無	有

（3）由表格數(shù)據(jù)可知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.20A；
由表格數(shù)據(jù)可知，當燈泡兩端電壓為額定電壓2.5V時通過燈泡的電流為0.25A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，燈泡正常發(fā)光時燈絲的阻值：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.25A}$=10Ω；
因為燈絲的電阻的溫度隨電壓的升高而增大，因此燈絲的電阻是變化的，而白熾燈在剛開燈的瞬間，燈絲溫度較低，燈絲電阻較小，燈泡實際功率較大，遠大于燈泡正常發(fā)光時的電阻，因此白熾燈在剛開燈的瞬間容易燒掉；
（4）電壓表和電流表位置互換，電壓表串聯(lián)接入電路，電路斷路，電路中沒有電流流過，燈泡不發(fā)光；
（5）（a）描點法作圖，根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)，在坐標紙上描出各對應(yīng)點，然后把各點連接起來，得到U-I圖象，如下圖所示：

（b）多次測量取平均值的目的是減小實驗誤差．
故答案為：
（1）I=$\frac{U}{R}$；實物圖的連接如上圖所示；右；
（2）如上表所示；
（3）0.20A；10；燈泡的電阻與溫度有關(guān)；容易；
（4）燈泡不發(fā)光；
（5）（a）圖象如上圖所示；（b）減小實驗誤差．

點評 本題是“用伏安法測小燈泡電阻”的實驗，考查了學(xué)生對電流表、電壓表的連接及滑動變阻器的應(yīng)用，同時考查了電流表的讀數(shù)、電壓表和電流表的結(jié)構(gòu)特點以及電阻的計算，題中第二問分析了電路故障的兩種情況，有助于對電路故障的判斷．