Question

15．小麗同學(xué)在測(cè)量小燈泡電阻的實(shí)驗(yàn)中，電源電壓為4.5V，小燈泡的額定電壓為2.5V，小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻約為10Ω．

（1）請(qǐng)你幫她用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線，將圖甲中的實(shí)物圖連接完整．要求：當(dāng)滑片向左移動(dòng)時(shí)，連入電路的電阻變大；連線不得交叉．
（2）閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，她發(fā)現(xiàn)燈泡始終不亮，電流表有示數(shù)，電壓表無(wú)示數(shù)，則故障的原因?yàn)椋簾襞荻搪罚?br />（3）小麗同學(xué)繼續(xù)移動(dòng)滑片P，記下多組對(duì)應(yīng)的電壓表和電流表的示數(shù)，并繪制成如圖乙所示的I-U關(guān)系圖象．根據(jù)圖象，可知燈泡的電阻是變化（選填“變化”或“不變”）；你認(rèn)為出現(xiàn)這樣現(xiàn)象的原因是：溫度對(duì)燈絲電阻的影響．
（4）假如實(shí)驗(yàn)過(guò)程發(fā)現(xiàn)電流表壞了，小麗向老師要了一個(gè)已知阻值為R₀的定值電阻和一個(gè)單刀雙擲開(kāi)關(guān)，借助部分現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)了如圖丙所示的實(shí)驗(yàn)電路圖，測(cè)出了小燈泡的正常發(fā)光時(shí)的電阻，請(qǐng)你幫她完成下列實(shí)驗(yàn)步驟：
①連接好實(shí)驗(yàn)電路，閉合開(kāi)關(guān)S₁，將開(kāi)關(guān)S₂撥到觸點(diǎn)2（選填“1”或“2”），移動(dòng)滑片，使電壓表的示數(shù)為2.5V．
②保持滑片位置不動(dòng)，再次將開(kāi)關(guān)S₂撥到觸點(diǎn)1（選填“1”或“2”），讀出電壓表的示數(shù)為U．
③小燈泡正常發(fā)光時(shí)電阻的表達(dá)式為：R_燈=$\frac{2.5V}{U-2.5V}$R₀（用已知量和測(cè)量量表示）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流確定電流表量程，根據(jù)題目要求確定滑動(dòng)變阻器的接法，把電流表、滑動(dòng)變阻器串聯(lián)接入電路．
（2）燈泡不發(fā)光，可能發(fā)生短路或斷路，根據(jù)電流表和電壓表的示數(shù)判斷具體原因；
（3）根據(jù)燈絲電阻與溫度的關(guān)系進(jìn)行分析；
（4）由丙圖可知：沒(méi)有電流表的情況下，利用定值電阻和電壓表代替電流表與燈泡串聯(lián)，首先使燈泡兩端的電壓等于2.5V，然后測(cè)出此時(shí)定值電阻兩端的電壓，便可求出電路中的電流，根據(jù)R=$\frac{U}{I}$計(jì)算出燈泡的電阻值．

解答 解：（1）燈泡正常發(fā)光時(shí)電流約為I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，則電流表選0～0.6A量程，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向左移動(dòng)時(shí)，連入電路的電阻變大，則滑動(dòng)變阻器應(yīng)接右下接線柱B，把電流表、滑動(dòng)變阻器串聯(lián)接入電路，電路圖如圖所示：
．
（2）移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，她發(fā)現(xiàn)燈泡始終不亮，電流表有示數(shù)，電壓表無(wú)示數(shù)，則可能與燈泡并聯(lián)的燈泡短路或電壓表短路；
（3）由于燈絲電阻隨溫度的升高而增大，所以電流與電壓不成正比；
（4）①燈泡的額定電壓為2.5V，閉合開(kāi)關(guān)S₁、S₂接2，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電壓表示數(shù)為2.5V，燈泡正常發(fā)光；
②保持滑動(dòng)變阻器滑片位置不變，S₂接1，讀出電壓表示數(shù)U．
③通過(guò)燈泡的電流：I=I_R0=$\frac{{U}_{R0}}{{R}_{0}}$=$\frac{U-2.5V}{{R}_{0}}$，
燈泡的電阻：R=$\frac{{U}_{額}}{I}$=$\frac{2.5V}{\frac{U-2.5V}{{R}_{0}}}$=$\frac{2.5V}{U-2.5V}$R₀．
故答案為：（1）見(jiàn)上圖；（2）燈泡短路（或電壓表短路）；（3）變化；燈絲電阻隨溫度的升高而增大；（4）①2；2.5；②1；③$\frac{2.5V}{U-2.5V}$R₀．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了連接實(shí)物電路圖、實(shí)驗(yàn)故障分析、實(shí)驗(yàn)操作、燈絲電阻與溫度的關(guān)系等，最后一問(wèn)：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是本題的難點(diǎn)，知道實(shí)驗(yàn)原理、應(yīng)用串聯(lián)電路特點(diǎn)與歐姆定律即可正確解題．