Question

5．小明的爸爸是有名的電器維修師傅，有一次小明發(fā)現(xiàn)爸爸那里15Ω和25Ω的兩個(gè)電阻的標(biāo)稱(chēng)看不清了，他想用剛學(xué)過(guò)的電學(xué)知識(shí)幫爸爸一點(diǎn)忙．
（l）請(qǐng)你幫小明設(shè)計(jì)一個(gè)能夠鑒別電阻阻值大小的最簡(jiǎn)單電路（身邊器材包括舊的干電池、電流表、開(kāi)關(guān)各一個(gè)及導(dǎo)線(xiàn)若干），并將電路圖畫(huà)在圖甲的虛線(xiàn)框內(nèi)．

（2）小明懷疑廠(chǎng)家生產(chǎn)的定值電阻的阻值有較大誤差，為進(jìn)一步測(cè)量15Ω電阻的阻值，在你設(shè)計(jì)的最簡(jiǎn)電路圖甲的基礎(chǔ)上，你做的修改方案是在待測(cè)電阻兩端并聯(lián)一只電壓表（用文字說(shuō)明便可）．
（3）小明用額定電壓3.8V的小燈泡替換15Ω的定值電阻，重新做實(shí)驗(yàn)．根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制的小燈泡和定值電阻的U一I圖象如圖乙所示．小燈泡的U一I圖象是L（填代號(hào)）．設(shè)小燈泡在電壓為1V時(shí)的電阻是R₁，在電壓為3V時(shí)的電阻是R₂，那么由圖乙可知，R₁＜R₂．（填“＞”“=”或“＜”），原因是燈絲的電阻隨溫度的升高而增大．
（4）該小燈泡的額定電阻大約是10Ω，額定功率大約是1.444W．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)歐姆定律，電壓一定時(shí)，電阻大的電流小，由此可設(shè)計(jì)電路；
（2）為了準(zhǔn)確測(cè)量15Ω電阻的阻值，可用電壓表測(cè)其兩端電壓，由R=$\frac{U}{I}$計(jì)算出其電阻值；
（3）定值電阻的阻值大小不隨溫度的變化而變化，而燈絲的電阻隨溫度的變化而變化；根據(jù)圖乙分別求出燈在
1V、3V時(shí)的大約阻值，比較大小；燈絲的電阻隨溫度的升高而增大；
（4）根據(jù)圖乙找出額定電壓下的電流大小，根據(jù)歐姆定律求電阻的大小，根據(jù)P_L=U_LI_L求燈的額定功率．

解答 解：（1）根據(jù)R=$\frac{U}{I}$，電壓一定時(shí)，電阻大的電流小，由此可設(shè)計(jì)電路，如下圖所示：

分別將兩個(gè)電阻接入電路，比較電流表示數(shù)大小即可區(qū)分兩個(gè)電阻；
（2）再在待測(cè)電阻兩端并聯(lián)一只電壓表，由伏安法可測(cè)量其大��；
（3）根據(jù)R=$\frac{U}{I}$，對(duì)定值來(lái)說(shuō)，$\frac{U}{I}$是個(gè)定值，U一I圖象為一過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn)；而對(duì)小燈泡而言，燈絲的電阻隨溫度的變化而變化，$\frac{U}{I}$不是定值，而是變化的，所以，U一I圖象不是一條直線(xiàn)，燈泡的U一I圖象是L；
根據(jù)圖乙可知，當(dāng)小燈泡電壓為1V時(shí)，對(duì)應(yīng)的電流大小約為0.14A；電壓為3V時(shí)，對(duì)應(yīng)的電流大小約為
0.34A，根據(jù)歐姆定律R=$\frac{U}{I}$可得R₁≈7.14Ω，R₂≈8.82Ω，所以R₁＜R₂；
原因是電壓增大，通過(guò)的電流增大，根據(jù)P=UI，燈的功率增大，燈的溫度升高，因燈絲的電阻隨溫度的升高而增大，所以R₁＜R₂；
（4）由圖乙U-I圖象知，當(dāng)燈的電壓為額定電壓U_L=3.8V 時(shí)，對(duì)應(yīng)的電流大小約為I_L=0.38A，此時(shí)的電阻大小約為R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}=\frac{3.8V}{0.38A}$=10Ω；
燈的額定功率P_L=U_LI_L=3.8V×0.38A=1.444W．
故答案為：（1）如上圖所示；
（2）在待測(cè)電阻兩端并聯(lián)一只電壓表；
（3）L；＜；燈絲的電阻隨溫度升高而變大；
（4）10；1.444．

點(diǎn)評(píng) 本題 涉及測(cè)電阻和電功率兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，考查電路的設(shè)計(jì)、影響電阻大小的因素、電阻、額定功率的計(jì)算等知識(shí)，綜合性較強(qiáng)．