Question

19．在“測量小燈泡電阻”的實驗中，已知電源電壓為4.5V，小燈泡標有“3.8V”的字樣．

（1）、小麗連接的實驗電路如圖1所示，其中有一條導線連接錯誤，請在錯誤的導線上畫“×”，并用筆畫線代替導線，畫出正確的連接線．
（2）、閉合開關，接通電路后，電流表、電壓表工作正常，示數(shù)均不為零．移動滑動變阻器滑片，發(fā)現(xiàn)電流表和電壓表指針不隨著發(fā)生變化，則可能的原因是滑動變阻器同時接入了上面的兩接線柱或同時接入了下面的兩接線柱．
（3）、改正電路后進行實驗，測得某次實驗結果如圖2所示，此時電流表的示數(shù)為0.2A，電壓表的示數(shù)為1.2V．
（4）、在實驗（3）中，你認為該同學的實驗操作有什么不妥電流表的量程選擇過大？如何改進？選擇0～0.6A量程接入電路
（5）、電路全部修改正確以后，小麗重新進行實驗，記錄的數(shù)據(jù)如上表所示，在獲得第一組數(shù)據(jù)后，繼續(xù)進行實驗，滑動變阻器連入電路的阻值應逐漸增大（填“增大”或“減小”）．

實驗序號	電壓/V	電流/A	電阻/Ω
①	3.8	0.38
②	3.0	0.34
③	2.0	0.28
④	1.0	0.08

（6）、請結合你已有的知識對小麗的實驗數(shù)據(jù)進行分析，可知第④組數(shù)據(jù)是錯誤的，你是如何判斷出來的？燈絲電阻隨溫度的降低而減小
（7）、由計算可知小燈泡正常發(fā)光時的電阻是10Ω．
（8）、小麗完成實驗整理好器材離開后，他的伙伴小剛接著做同樣的實驗，忽然發(fā)現(xiàn)電壓表
“0～15V”檔量程已損壞，小剛仍想測出小燈泡正常發(fā)光時的電阻，請你幫小剛設計一個電路，把電路圖畫在圖3虛線框內．

Answer 1

分析 （1）電流表應串聯(lián)在電路中，電壓表應并聯(lián)在燈泡兩端，根據(jù)電表在電路中的接法分析電路圖，找出錯誤并改正；
（2）要改變用電器兩端電壓，滑動變阻器必須采用“一上一下”的接法，串聯(lián)在電路中；
（3）讀取電流表、電壓表示數(shù)時，首先要明確電表選擇的量程和對應的分度值，讀數(shù)時視線與指針所在刻度線相垂直；
（4）電流表的指針偏轉太小，說明量程選擇太大，改進的方法是換接小量程；
（5）由表中實驗數(shù)據(jù)知，獲得第1組數(shù)據(jù)后，燈泡兩端的電壓逐漸減小，根據(jù)串聯(lián)電路特點判斷滑動變阻器兩端電壓如何變化，進一步判斷滑動變阻器接入電路的阻值如何變化；
（6）根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)由歐姆定律判斷燈泡電阻的變化，根據(jù)溫度對燈泡電阻的影響分析答題．
（7）燈泡在額定電壓下正常發(fā)光，由表中實驗數(shù)據(jù)找出燈泡額定電壓對應的電流，然后由歐姆定律求出燈泡正常發(fā)光時的電阻；
（8）伏安法測小燈泡電阻時，小燈泡與滑動變阻器串聯(lián)，電流表測量電路中的電流，電壓表測量燈泡兩端電壓，
由于電壓表的0～15V量程已損壞，而0～3V量程完好，燈泡正常發(fā)光時，滑動變阻器兩端電壓為4.5V-3.8V=0.7V，因此將電壓表并聯(lián)在滑動變阻器兩端．

解答 解：（1）由電路圖知，電流表與燈泡并聯(lián)，電壓表串聯(lián)在電路中，
電流表與電壓表連接錯誤，電壓表應與燈泡并聯(lián)，電流表應串聯(lián)在電路中，電路如圖所示：

（2）閉合開關，接通電路后，電流表、電壓表工作正常，示數(shù)均不為零．移動滑動變阻器滑片P發(fā)現(xiàn)電流表和電壓表指針不隨著發(fā)生變化，
說明滑動變阻器接入電路的電阻不變，可能的原因是：同時連接了上面的兩個接線柱（相當于導線）或下面的兩個接線柱（相當于在電路中串聯(lián)了一個定值電阻）．
（3）由圖知，電流表選擇的量程為0～3A，對應的分度值為0.1A，指針在“0”后兩個小格處，所以電流表的示數(shù)為2×0.1A=0.2A；
電壓表選擇的量程是0～3V，對應的分度值為0.1V，指針在“1”后面兩個小格處，所以電壓表的示數(shù)為1V+2×0.1V=1.2V．
（4）由圖知，電流表指針偏轉角度太小，原因是選擇的量程太大，所以應該連接小量程．
（5）燈泡兩端的電壓逐漸減小，電源電壓不變，與燈泡串聯(lián)的滑動變阻器兩端電壓應逐漸增大，因此滑動變阻器接入電路的阻值應逐漸增大．
（6）燈泡實際功率隨燈泡電壓的減小而減小，燈泡功率減小，燈泡的溫度降低，燈泡燈絲電阻隨溫度降低而減小，即隨燈泡電壓減小燈絲電阻應減小，
由表中實驗數(shù)據(jù)知，當燈泡電壓由2.0V降為1.0V時，燈泡電阻增大，這不符合實際，所以第④組實驗數(shù)據(jù)錯誤．
（7）由表中實驗數(shù)據(jù)知，燈泡額定電壓U=3.8V，對應的電流I=0.38A，
由I=$\frac{U}{R}$得，燈泡正常發(fā)光時的電阻：
R=$\frac{U}{I}$=$\frac{3.8V}{0.38A}$=10Ω．
（8）使燈泡與滑動變阻器串聯(lián)，電流表測量電路中的電流，電壓表并聯(lián)在滑動變阻器兩端；
連接完電路時，移動滑動變阻器的滑片，當電壓表的示數(shù)等于4.5V-3.8V=0.7V時，讀出此時電流表的示數(shù)，然后根據(jù)R=$\frac{U}{I}$求出燈泡正常發(fā)光的電阻．
從電源正極依次串聯(lián)開關、滑動變阻器、燈泡、電流表回到電源負極，電壓表并聯(lián)在滑動變阻器兩端，如下圖所示：

故答案為：（1）見上圖；
（2）滑動變阻器同時接入了上面的兩接線柱或同時接入了下面的兩接線柱；
（3）0.2；1.2；
（4）電流表的量程選擇過大；選擇0～0.6A量程接入電路；
（5）增大；
（6）④；燈絲電阻隨溫度的降低而減��；
（7）10Ω；
（8）見上圖．

點評 本題考查了電路連接錯誤分析及改正、滑動變阻器的調節(jié)、求燈泡正常發(fā)光時的電阻、實驗數(shù)據(jù)分析等問題，涉及了實驗題中的各項知識，對學生的知識掌握能力有了更高的要求，同時，該題又不同于以往的實驗題，它既有對基礎知識的考查，又有對知識的變通應用，特別是第（8）問，要靈活的運用串聯(lián)電路的電壓特點．