Question

20．小明想測定標(biāo)有：“3.8V”小燈泡正常發(fā)光時（阻值約為10Ω）的電阻，準(zhǔn)備器材如下：學(xué)生電源（有3、6、12V三檔）、電阻R₁=5Ω、兩塊電流表（0-0.6-3A）、兩只滑動變阻器（A、“5Ω 2A”、B、“10Ω1 A”）．請完成下列實(shí)驗(yàn)：
（1）請根據(jù)圖甲中的電路，將圖乙中實(shí)物電路補(bǔ)充完整．

（2）在這個實(shí)驗(yàn)中，你認(rèn)為小明選用學(xué)生電源的6V檔，選擇A（選填“A”或“B”）滑動變阻器．
（3）小明為了更快的完成實(shí)驗(yàn)，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片到某一位置時，記錄了電流表A₁、A₂示數(shù)分別為I₁、I₂，按他的測量方法寫出計(jì)算燈泡電阻的表達(dá)式R_L=$\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}}$R₂；你認(rèn)為這種做法是否正確嗎？不正確，理由是燈絲的電阻與溫度有關(guān)．

Answer 1

分析 （1）由電路圖可知，L與R₁并聯(lián)后再與R₂串聯(lián)，電流表A₁與L串聯(lián)，電流表A₂與R₁串聯(lián)，燈泡正常發(fā)光時的電壓和額定電壓相等，根據(jù)并聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)和歐姆定律求出通過R₁的電流，然后確定電流表A₂的量程，滑動變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中，據(jù)此連接實(shí)物電路圖；
（2）根據(jù)歐姆定律求出燈泡正常發(fā)光時的電流，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)求出干路電流，然后確定滑動變阻器的規(guī)格；根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出燈泡正常發(fā)光時滑動變阻器兩端的最大電壓，利用串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出電源的最大值，然后結(jié)合電源的電壓應(yīng)大于燈泡的額定電壓確定電源的檔位；
（3）根據(jù)并聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)和歐姆定律求出燈泡的電阻，根據(jù)燈泡的電阻與溫度有關(guān)分析此方法是否合理．

解答 解：（1）由電路圖可知，L與R₁并聯(lián)后再與R₂串聯(lián)，電流表A₁與L串聯(lián)，電流表A₂與R₁串聯(lián)，
因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，且燈泡正常發(fā)光，
所以，通過R₁的電流：
I₁=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{1}}$=$\frac{3.8V}{5Ω}$=0.76A，則電流表A₂的量程為0～3A，
滑動變阻器的任意上方接線柱串聯(lián)在電路中，如下圖所示：

（2）燈泡正常發(fā)光時的電流約為：
I_L=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{3.8V}{10Ω}$=0.38A，
因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，
所以，燈泡正常發(fā)光時干路電流：
I=I_L+I₁=0.38A+0.76A=1.14A＞1A，
故滑動變阻器選A、“5Ω 2A”；
此時滑動變阻器分得的最大電壓：
U_滑=IR_滑=1.14A×5Ω=5.7V，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，電源的最大電壓：
U=U_L+U_滑=3.8V+5.7V=9.5V＜12V，
且電源的電壓大于燈泡的額定電壓3.8V，
故電源的電壓檔位選6V；
（3）調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片到某一位置時，記錄了電流表A₁、A₂示數(shù)分別為I₁、I₂，
因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，
所以，電源的電壓：
U=I₁R_L=I₂R₁，
則燈泡電阻的表達(dá)式R_L=$\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}}$R₂；
因燈絲的電阻與溫度有關(guān)，
所以，本方法不正確．
故答案為：
（1）如上圖所示；
（2）6；A；
（3）$\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}}$R₂；不正確；燈絲的電阻與溫度有關(guān)．

點(diǎn)評 本題考查了實(shí)物電路圖的連接和電源、滑動變阻器規(guī)格的選取以及實(shí)驗(yàn)的評價，利用好串并聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律是解題的關(guān)鍵，要注意燈絲的電阻與溫度有關(guān)．