12.現(xiàn)準(zhǔn)備用“伏安法”測小燈泡的電阻,實(shí)驗(yàn)室能提供的實(shí)驗(yàn)器材有:
A.待測小燈光L(其正常工作時(shí)兩端電壓為2.5V,電阻值約為10Ω);
B.二節(jié)新的干電池串聯(lián);C.電壓表一個(gè)(量程為0~3V,0~15V,電阻為5KΩ);
D.電流表一個(gè)(量程為0~0.6A,0~3A,電阻為5Ω);
E.滑動變阻器R0(標(biāo)有“10Ω 1A”);F.開關(guān)S一個(gè),導(dǎo)線若干.則:

(1)連接電路時(shí),開關(guān)應(yīng)斷開;閉合開關(guān)前,滑動變阻器的滑片應(yīng)置于最右端(選填“左”或“右”).
(2)由于電流表和電壓表都有一定的電阻,嚴(yán)格來說將它們接入電路后,對電路都要產(chǎn)生一定的影響.那么,為了減少誤差,在圖甲、乙所示的電路圖(未畫完)中,最好選甲(選填“甲”或“乙”).
(3)根據(jù)以上選擇的電路圖,在丙圖中用鉛筆畫線代替導(dǎo)線進(jìn)行連線,使之成為能比較精確地測量出小燈泡電阻的電路(其中,部分導(dǎo)線已連接).
(4)若實(shí)驗(yàn)中所用器材良好,但某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)燈不亮,電流表的指針幾乎不動,而電壓表的示數(shù)較大,則電路中發(fā)生故障的原因是D.
A.滑動變阻器開路   B.電壓表短路  c.燈泡短路  D.燈泡開路
(5)移動滑動變阻器滑片,使小燈泡正常工作,電流表示數(shù)如圖丁所示,則該小燈泡正常工作時(shí)的電阻為12.5Ω.
(6)移動滑動變阻器滑片,發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表的示數(shù)增大時(shí),電壓表與電流表示數(shù)的比值將增大,造成這一現(xiàn)象的原因是燈絲的電阻隨著溫度的升高而增大.

分析 (1)為保護(hù)電路,連接電路時(shí),開關(guān)應(yīng)斷開,變阻器連入電路中的電阻最大;
(2)根據(jù)電壓表內(nèi)阻與電流表內(nèi)阻對測量電路的影響大小,判斷選擇哪一個(gè)電路;
(3)按甲圖連接部分電路,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),電流表與燈泡串聯(lián),滑動變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中;
(4)某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)燈不亮,電流表的指針幾乎不動,說明電路可能斷路;而電壓表的示數(shù)較大,則說明電壓表與電源連通,說明與電壓表并聯(lián)的支路以外的電路是完好的,與電壓表并聯(lián)的燈開路了;
(5)燈在額定電壓下正常發(fā)光,根據(jù)電流表的量程和分度值讀出示數(shù),利用歐姆定律求出該小燈泡正常工作時(shí)的電阻;
(6)明確電壓表與電流表示數(shù)的比值為燈的電阻.通過燈的電流隨燈兩端的電壓的增大而增大,根據(jù)P=UI判斷燈的實(shí)際功率的變化,從而確定燈絲溫度的變化,據(jù)此回答.

解答 解:(1)為保護(hù)電路,連接電路時(shí),開關(guān)應(yīng)斷開,變阻器連入電路中的電阻最大,即滑片移動到最右端;
(2)燈泡電阻約為10Ω,電流表內(nèi)阻為5Ω,電流表與燈泡串聯(lián)時(shí),電流表兩端電壓約為燈泡電壓的一半,電流表的分壓不能忽略,用電路圖乙做實(shí)驗(yàn),由于電流表分壓造成的誤差太大;
燈泡電阻約為10Ω,電壓表電阻為5KΩ,電壓表電阻遠(yuǎn)大于燈泡電阻,由并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)可知,電壓表與燈泡并聯(lián)時(shí),電壓表的分流較小,可以忽略,因此用甲電路圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn),誤差較小,實(shí)驗(yàn)時(shí)要選擇甲電路圖;
(3)為能比較精確地測量出小燈泡電阻的電路,按甲圖連接部分電路,燈泡的額定電壓為2.5V,所以電壓表的量程為0~3V,且與燈泡并聯(lián),電流表與燈泡串聯(lián),滑動變阻器的任意上方接線柱與電源相連組成電路,如下圖所示:

(4)經(jīng)分析,在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)燈不亮,電流表的指針幾乎不動,而電壓表的示數(shù)較大,則電路中發(fā)生故障的原因是燈泡開路,而導(dǎo)致電壓表串聯(lián)在電路中了,選D;
(5)燈正常發(fā)光時(shí)的電壓為額定電壓2.5V;由圖丁可知,電流表的量程為0~0.6A,分度值為0.02A,所以小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流I=0.2A,根據(jù)歐姆定律可得,燈正常發(fā)光時(shí)的電阻RL=$\frac{U}{{I}_{L}}=\frac{2.5V}{0.2A}$=12.5Ω;
(6)由歐姆定律,電壓表與電流表示數(shù)的比值即為燈的電阻大小.移動滑動變阻器滑片,當(dāng)電壓表的示數(shù)增大時(shí),通過燈的電流也隨之增大,根據(jù)P=UI,燈的功率增大,燈絲的溫度升高,因電壓表與電流表示數(shù)的比值增大,即燈絲的電阻增大,所以造成這一現(xiàn)象的原因是:燈絲的電阻隨著溫度的升高而增大.
故答案為:
(1)斷開;右;
(2)甲;
(3)如上圖所示:
(4)D;
(5)12.5;
(6)燈絲的電阻隨著溫度的升高而增大.

點(diǎn)評 本題用“伏安法”測小燈泡的電阻,考查實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)誤差的分析、電路的連接、常見故障的分析、電阻的計(jì)算及影響電阻大小的因素等知識,綜合性強(qiáng),并體現(xiàn)了與高中物理的銜接,為壓軸題,難度較大.

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(2)利用圖甲可以研究電流做功多少與電流大小 的關(guān)系.經(jīng)過討論,同學(xué)們認(rèn)為圖甲電路存在一個(gè)缺陷,其缺陷在于無法控制燈兩端的電壓,利用利用滑動變阻器保護(hù)電路.
(3)在乙圖的實(shí)驗(yàn)中,兩燈都發(fā)光,但燈L1較亮,燈L1兩端的電壓也較大,根據(jù)此現(xiàn)象可以得出的初步結(jié)論是在電流和通電時(shí)間相同時(shí),電壓越大,電流做功越多.
(4)某同學(xué)想利用丙圖來研究電流做功與電壓的關(guān)系,通過調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片P的位置來改變燈兩端電壓,他設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案中存在什么問題?不能控制電流相同.

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