Question

2．在“測量小燈泡的電阻”實驗中，電源電壓保持不變，小燈泡的額定電壓為2.5V．
（1）電路接通后，小明發(fā)現(xiàn)移動滑動變阻器的滑片使其接入電路的電阻減小時，電壓表的示數(shù)也變小了，你認為電路連接中存在的錯誤是電壓表與滑動變阻器并聯(lián)了．
（2）改正電路后，他將測得的數(shù)據(jù)描繪成如圖所示的U-I圖象．分析圖象發(fā)現(xiàn)燈絲的電阻隨電壓的增大而增大．
（3）小明還想測出一段電爐絲的電阻值，可是在連接電路時發(fā)現(xiàn)電流表已被燒壞．請你利用現(xiàn)有器材（電壓未知的電源、量程合適的電壓表、最大阻值為20Ω的滑動變阻器、開關(guān)各一個，導(dǎo)線若干），幫助小明設(shè)計一個不移動電壓表就能測出這段電爐絲阻值的電路．把你設(shè)計的實驗電路圖畫在答題卡中的虛線框內(nèi)（電爐絲的符號為“”）．

Answer 1

分析 （1）燈與變阻器串聯(lián)，電路接通后，移動滑動變阻器的滑片使其接入電路的電阻減小時，根據(jù)分壓原理，判斷變阻器的電壓變化，由電路的串聯(lián)規(guī)律，判斷燈的電壓變化，確定電壓表連接的位置；
（2）分別找到圖象中幾個點的電壓和電流值，根據(jù)歐姆定律求出對應(yīng)的電阻大小回答；
（3）可用滑動變阻器和待測電阻串聯(lián)，用電壓表和待測電阻并聯(lián)：當變阻器連入電路中的電阻為0時，電壓表示數(shù)即為電源電壓，當變阻器最大電阻連入電路時，測出待測電阻的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律可求滑動變阻器的最大阻值的電壓，由歐姆定律可求電路中的電流，由歐姆定律可以求得待測電阻的阻值．

解答 解：（1）測量小燈泡的電阻實驗中，燈與變阻器串聯(lián)，電路接通后，移動滑動變阻器的滑片使其接入電路的電阻減小時，根據(jù)分壓原理，變阻器的電壓變小，由電路的串聯(lián)規(guī)律，燈的電壓增大，故電壓表的示數(shù)也變小了，電路連接中存在的錯誤是：電壓表與滑動變阻器并聯(lián)了．
（2）分析如圖所示的U-I圖象可知，當電壓分別為0.3V、1.0V、2.5V時通過的電流分別為0.05A、0.15A、0.25A，根據(jù)歐姆定律I=$\frac{U}{R}$，R=$\frac{U}{I}$，將對應(yīng)的數(shù)據(jù)代入得電阻大小分別為：6Ω、6.67Ω、10Ω，即燈絲的電阻隨電壓的增大而增大．
（3）設(shè)計電路如下圖所示：

①當滑片P位于最左端時，滑動變阻器沒有接入電路，此時電壓表測量電源電壓U；
②當滑片P位于最右端時，滑動變阻器全部接入電路，此時滑動變阻器的最大阻值R₂與待測電阻R₁串聯(lián)接入電路，電壓表測量待測電阻兩端的電壓U₁；
③則滑動變阻器兩端的電壓U₂=U-U₁；
此時電路中的電流：I=$\frac{U{-U}_{1}}{{R}_{2}}$；
再利用此時R₁兩端的電壓U₁，即可求出待測電阻R₁的阻值．
故答案為：（1）電壓表與滑動變阻器并聯(lián)了；（2）增大；（3）如上所示．

點評 本題測量小燈泡的電阻，考查對反�，F(xiàn)象的分析、影響電阻大小的因素及在沒有電流表的情況下設(shè)計實驗方案測電阻的能力．