Question

【題目】育才中學課外實驗小組的同學想測出家用手電筒的燈泡正常工作時的電阻，實驗器材有：電源（電壓4.5V）、開關(guān)、電壓表、電流表各一個，導線若干，額定電壓為2.5V的待測手電筒燈泡（電阻約為7Ω），滑動變阻器兩個（A：“5Ω 2A”；B：“20Ω 0.5A”）．

（1）該實驗的實驗原理是 ；實驗中，應(yīng)選用的滑動變阻器是 （選填“A”或“B”）；

（2）如圖甲所示是實驗電路圖，請用筆畫線代替導線，將實驗電路連接完整（要求：滑動變阻器的滑片向右移動時，小燈泡亮度變暗）．

（3）該組同學連接完電路后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，電流表、電壓表示數(shù)均很小，怎樣移動滑片都不起作用，你認為導致該故障的原因是 ．

（4）排除故障后，移動滑動變阻器的滑片，若某時刻電壓表的示數(shù)如圖乙所示，此時小燈泡兩端電壓為 V；為了測定小燈泡正常工作時的電阻，應(yīng)將滑動變阻器的滑片向 （選填“左”或“右”）移動．

（5）如圖丙所示是根據(jù)記錄的實驗數(shù)據(jù)畫出的小燈泡兩端的電壓與通過其的電流的關(guān)系圖象．從圖象可知，小燈泡正常工作時小燈泡的電阻是 Ω．

（6）同組的小林同學對圖丙中的圖象進行了深入分析，發(fā)現(xiàn)了生活中手電筒燈泡總是在開燈的一瞬間容易燒壞的原因，結(jié)合小林的分析，你認為該原因是 ．

（7）該組同學完成實驗后，又想測量一個額定電壓為3.8V的小燈泡正常發(fā)光時的電阻，在檢查器材時發(fā)現(xiàn)電壓表0～15V量程已經(jīng)損壞，0～3V量程還可以正常使用，在不添加器材的情況下，請幫該組同學提供一個合理的解決方案： ．

Answer 1

【答案】（1）R=；B；

（2）如圖所示；

（3）滑動變阻器都接下面兩個接線柱；

（4）2；右；

（5）10；

（6）燈絲的電阻隨溫度的升高而增大；

（7）電壓表并聯(lián)在滑動變阻器兩端

【解析】

試題分析：（1）測燈泡正常工作時電阻的實驗原理是歐姆定律的變形式，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出燈泡正常發(fā)光時變阻器兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點和歐姆定律求出電路中的電流，然后根據(jù)歐姆定律求出變阻器接入電路中的電阻，然后確定變阻器的規(guī)格；

（2）滑動變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中，滑片向右移動時小燈泡亮度變暗說明接入電路中的電阻變大，即左下方接線柱必須接入電路中；

（3）移動滑動變阻器滑片，電壓表和電流表示數(shù)都不變，滑動變阻器都接上面或下面兩個接線柱，然后由燈泡的較暗或較亮判斷具體情況；

（4）根據(jù)電壓表的量程和分度值讀出示數(shù)，然后與燈泡的額定電壓相比較，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點判斷接入電路中的電阻變化，進一步判斷滑片移動的方向；

（5）根據(jù)圖象讀出燈泡的額定電流，利用歐姆定律求出燈泡的電阻；

（6）燈絲的電阻與溫度有關(guān)，且溫度越高阻值越大；

（7）電源電壓為4.5V，根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點，當燈泡電壓為3.8V，滑動變阻器的電壓為0.7V＜3V，可以利用0～3V量程測量滑動變阻器的電壓．

解：（1）該實驗的原理是R=；

因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，且燈泡正常發(fā)光，

所以，變阻器兩端的電壓：

U滑=U﹣UL=4.5V﹣2.5V=2V，

因串聯(lián)電路中各處的電流相等，

所以，電路中的電流約為：

I==≈0.36A，

滑動變阻器接入電路中的電阻：

R滑==≈5.6Ω，

所以，應(yīng)選用的滑動變阻器是B；

（2）變阻器的左下方接線柱與開關(guān)連接時，滑片向右移動時，小燈泡亮度變暗，如下圖所示：

（3）移動滑片，電壓表和電流表示數(shù)都不變，滑動變阻器都接上面或都接下面兩個接線柱，燈泡不亮說明，滑動變阻器都接下面兩個接線柱；

（4）由圖乙知，電壓表量程是0～3V，分度值是0.1V，示數(shù)為2V，

電壓表的示數(shù)小于燈泡的額定電壓，要測小燈泡正常工作時的電阻，應(yīng)減小變阻器接入電路中的電阻，即滑片向右移動，增大燈泡兩端的電壓，直到電壓表示數(shù)等于燈泡額定電壓2.5V為止；

（5）由圖丙可知，燈泡兩端的電壓UL=2.5V，通過燈泡的電流IL′=0.25A，

則小燈泡正常工作時的電阻RL′===10Ω；

（6）手電筒燈泡在開燈的一瞬間，溫度較低，電阻較小，根據(jù)P=可知，燈泡的實際功率較大，燈泡容易燒壞；

（7）燈泡的額定電壓為3.8V，電壓表并聯(lián)在燈泡的兩端，電壓表選擇0～15V，但是0～15V量程壞了，當燈泡正常發(fā)光時，滑動變阻器兩端電壓為4.5V﹣3.8V=0.7V，把電壓表并聯(lián)在滑動變阻器的兩端，移動滑動變阻器的滑片，示數(shù)為0.7V時，燈泡正常發(fā)光．

故答案為：

（1）R=；B；

（2）如上圖所示；

（3）滑動變阻器都接下面兩個接線柱；

（4）2；右；

（5）10；

（6）燈絲的電阻隨溫度的升高而增大；

（7）電壓表并聯(lián)在滑動變阻器兩端．