Question

在“測(cè)量小燈泡的電阻”實(shí)驗(yàn)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(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片使其接入電路的電阻減小時(shí)，電壓表的示數(shù)也變小了，你認(rèn)為電路連接中存在的錯(cuò)誤是______．
（2）改正電路后，他將測(cè)得的數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果填在下面的表格中：

實(shí)驗(yàn)次序 物理量	1	2	3	4
電壓U/V	2.5	2.0	1.5	1.0
電流I/A	0.30	0.26	0.22	0.20
電阻R/Ω		7.7	6.8	5.0

小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻為______Ω（保留一位小數(shù)）．
（3）分析表中的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)燈絲的電阻是變化的，這說(shuō)明電阻的大小與______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______燒斷（選填“容易”或“不容易”）．
（4）小明還想測(cè)出一段電爐絲的電阻值，可是在連接電路時(shí)發(fā)現(xiàn)電流表已被燒壞．請(qǐng)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(dòng)變阻器、開關(guān)各一個(gè)，導(dǎo)線若干），幫助小明設(shè)計(jì)一個(gè)不移動(dòng)電壓表就能測(cè)出這段電爐絲阻值的電路．把你設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖畫在答題卡中的虛線框內(nèi)（電爐絲的符號(hào)為“”）．

Answer 1

【答案】分析：（1）電要判別電路中哪里出錯(cuò)，要看電壓表、電流表的示數(shù)變化．假如電流表有讀數(shù)，電壓表沒(méi)有讀數(shù)，則電壓表所測(cè)的用電器短路；假如電流表沒(méi)有讀數(shù)，電壓表有讀數(shù)，則電壓表所測(cè)的用電器斷路；假如電壓表示數(shù)隨滑動(dòng)變阻器電阻的增大而增大，則電壓表接在了變阻器兩端；
（2）在額定電壓下的發(fā)光為正常發(fā)光，從表格總讀出燈泡兩端電壓為額定電壓時(shí)對(duì)應(yīng)的電流，利用R=計(jì)算電阻；
（3）導(dǎo)體電阻隨溫度變化而變化，燈絲電阻變化的原因是溫度變了．白熾燈在剛開燈的瞬間，溫度較低，電阻較小，瞬時(shí)功率P=較大，容易燒壞；
（4）可用滑動(dòng)變阻器和待測(cè)電阻串聯(lián)，用電壓表和待測(cè)電阻并聯(lián)：利用動(dòng)變阻器的最大阻值和它兩端的電壓，可以起到電流表的作用，以及滑片P的移動(dòng)可以改變電路的連接方式，從而使電壓表測(cè)量不同電路兩端的電壓，由此可以得到滑動(dòng)變阻器兩端的電壓．進(jìn)而可以求得待測(cè)電阻的阻值．
解答：解：（1）電壓表示數(shù)減小的緣由是由于電壓表接在了滑動(dòng)變阻器兩端，電壓表電阻減小，電路中電流增大，依據(jù)U=IR，定值電阻兩端電壓增大，所以變阻器兩端電壓減��；
（2）從表中數(shù)據(jù)可以看出：U=2.5V，I=0.30A，
根據(jù)I=，小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻為：R==≈8.3Ω；
（3）①由表知，隨電壓的增大，燈絲電阻不斷增大，電壓變大燈絲的發(fā)熱功率變大，燈絲溫度升高，這說(shuō)明電阻的大小與溫度有關(guān)；
②白熾燈在剛開燈的瞬間，溫度較低，電阻較小，瞬時(shí)功率P=較大，容易燒壞；
（4）設(shè)計(jì)電路如下圖所示：
①當(dāng)滑片P位于最左端時(shí)，滑動(dòng)變阻器沒(méi)有接入電路，此時(shí)電壓表測(cè)量電源電壓U；
②當(dāng)滑片P位于最右端時(shí)，滑動(dòng)變阻器全部接入電路，此時(shí)滑動(dòng)變阻器的最大阻值R₂與待測(cè)電阻R₁串聯(lián)接入電路，電壓表測(cè)量待測(cè)電阻兩端的電壓U₁；
③則滑動(dòng)變阻器兩端的電壓U₂=U-U₁；
此時(shí)電路中的電流：I=；
再利用此時(shí)R₁兩端的電壓U₁，即可求出待測(cè)電阻R₁的阻值．

故答案為：（1）電壓表接在了滑動(dòng)變阻器兩端；
（2）8.3；
（3）溫度；容易；
（4）如上圖．
點(diǎn)評(píng)：此題主要考查學(xué)生對(duì)伏安法測(cè)電阻的探究實(shí)驗(yàn)這一知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握，此題涉及到的知識(shí)點(diǎn)較多，特別是（4）“一只電表測(cè)電阻”，對(duì)于這種類型的題目，由于器材相對(duì)不夠，不能用“伏安法”來(lái)測(cè)電阻，因此要運(yùn)用“等效替代”的思想來(lái)設(shè)計(jì)測(cè)電阻的方法．