Question

14．小明學(xué)習(xí)了歐姆定律之后，回想起老師在講解物質(zhì)的導(dǎo)電性時(shí)，所用的實(shí)驗(yàn)有些不妥．當(dāng)時(shí)老師是用兩節(jié)干電池、一個(gè)開關(guān)和一只小燈泡與待研究的物體串聯(lián)，通過小燈泡是否發(fā)光，來判斷組成該物體的材料是否是導(dǎo)體．小明課下將自來水接在燒杯里，并將燒杯里的水接入和老師相同的電路里，發(fā)現(xiàn)水中的電極靠很近了（約1cm），小燈泡都不發(fā)光．當(dāng)時(shí)小明心里就有一個(gè)疑惑“自來水明明是導(dǎo)體，為什么小燈泡卻不亮？”
（1）請(qǐng)你說明小燈泡不發(fā)光的原因．
（2）請(qǐng)你用電阻箱（0-9999歐）、6V穩(wěn)壓電源、一個(gè)開關(guān)，兩塊電壓表、兩個(gè)銅片（電極）和若干導(dǎo)線來大致測(cè)量出接入電路部分自來水的電阻值．

Answer 1

分析 （1）水的電阻非常大，電路中電流非常小，根據(jù)P=I²R可判斷小燈泡的實(shí)際功率；根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$，
（2）把電阻箱和一杯自來水串聯(lián)接入接入電路，將兩個(gè)電壓表分別并聯(lián)在電阻箱和自來水的兩端，測(cè)出電壓值，先計(jì)算出通過電阻箱的電流，再根據(jù)歐姆定律計(jì)算出自來水的電阻．

解答 解：（1）將燒杯里的水接入和老師相同的電路里，盡管水中的電極靠很近了，因水的電阻非常大，根據(jù)歐姆定律I=$\frac{U}{R}$可知，電路中電流非常小，由電功率公式P=I²R可知，小燈泡的實(shí)際功率很小，所以不發(fā)光；
（2）據(jù)分析設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如下：
實(shí)驗(yàn)步驟：
①把電阻箱和一杯自來水串聯(lián)接入接入電路，兩個(gè)電壓表分別并聯(lián)在電阻箱和自來水的兩端；如圖所示；
②從大到小逐漸調(diào)整電阻箱的阻值，直到兩個(gè)電壓表都有明顯的示數(shù)；
③讀出電阻箱的阻值R和兩端的電壓U_R，以及自來水兩端的電壓U_水；
數(shù)據(jù)整理：
由歐姆定律得，電路中的電流：I=$\frac{{U}_{R}}{R}$，
自來水的電阻：R_水=$\frac{{U}_{水}}{I}$=$\frac{{U}_{水}}{\frac{{U}_{R}}{R}}$=$\frac{{U}_{水}R}{{U}_{R}}$．
答：（1）因水的電阻非常大，根據(jù)歐姆定律I=$\frac{U}{R}$可知，電路中電流非常小，由電功率公式P=I²R可知，小燈泡的實(shí)際功率很小，所以不發(fā)光；
（2）接入電路部分自來水的電阻值為$\frac{{U}_{水}R}{{U}_{R}}$，測(cè)量過程詳見解答過程．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了學(xué)生對(duì)伏安法測(cè)電阻實(shí)驗(yàn)原理和串聯(lián)電路特點(diǎn)的掌握情況，是電學(xué)實(shí)驗(yàn)中較難的題目；缺少電流表，利用電壓表和已知阻值的電阻測(cè)量未知電阻的阻值，是常考的題型，要熟練掌握并能靈活應(yīng)用．