Question

6．在“用伏安法測小燈泡電阻”的實驗中，待測小燈泡額定電壓為2.5V．
（1）請用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖1所示的實驗電路未連接部分連接好（連線不得交叉）．閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片應(yīng)置于a （選填“a”或“b”）端．

猜想	電壓表 示數(shù)情況	電流表 示數(shù)情況
燈泡斷路
燈泡短路

（2）當(dāng)開關(guān)閉合后，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，終過分折，同學(xué)們猜想了一些可能的原因，見上表．請根據(jù)同學(xué)們的猜想，在表中寫出對位的電壓表和電流表的示數(shù)情況（選填“有”或“無”）．
（3）故障排除后，同學(xué)們移動滑動變阻器的滑片，記錄多組小燈泡兩端不同的電壓及對應(yīng)的通過小燈泡的電流值，根據(jù)這些數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上繪制出了通過小燈泡的電流隨其兩端電壓變化關(guān)系的圖象（如圖2所示）．分析圖象可知，小燈泡正常工作時的燈絲電阻為10Ω．
（4）從圖象還可以看出，小燈泡燈絲的電阻隨電壓的增大逐漸變大（選填“變大”或“變小”），從物理學(xué)角度分析，造成這一現(xiàn)象的原因是電阻隨燈絲溫度的升高而增大．
（5）實驗中測出了小燈泡在多次不同電壓下的燈絲電阻，有些同學(xué)認(rèn)為可以進(jìn)一步求出它們的平均值以減小誤差．你是否同意他們的觀點？請說明理由．
（6）該實驗的整套裝置還可以用于其它實驗，請舉出一例．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燈泡的量程確定電壓表的量程，注意正負(fù)接線柱的連接；滑動變阻器按一上一下的串聯(lián)在電路中；閉合開關(guān)前，保護(hù)電路的滑動變阻器處于最大阻值處．
（2）燈泡串聯(lián)在電路中，燈泡斷路時，電路中無電流，電壓表串聯(lián)在電路中測電源電壓；燈泡短路時，電路是通路，電壓表測量導(dǎo)線電壓．
（3）根據(jù)圖象讀出電壓表示數(shù)為2.5V時，對應(yīng)的電流，然后根據(jù)R=$\frac{U}{I}$求出燈絲的電阻；
（4）影響電阻大小的因素有：導(dǎo)體的材料、長度、橫截面積和溫度；對大多數(shù)導(dǎo)體來說，溫度越高，電阻越大；
（5）燈絲溫度不同時電阻不同，利用多次測量求平均值的方法來減小誤差沒有意義；
（6）該實驗裝置還可以測燈泡的功率．

解答 解：（1）燈泡額定電壓是2.5V，電壓表選0～3V量程，把電流表、燈泡串聯(lián)接入電路，電壓表與燈泡并聯(lián)，電路圖如圖所示．

由圖知，滑動變阻器的下面接了右邊的b接線柱，所以在閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑片移至左端即a端，使其阻值最大；
（2）燈泡斷路，電流表無示數(shù)，電壓表串聯(lián)在電路中，電壓表測電源電壓，有示數(shù)且為電源電壓，電源有兩節(jié)干電池組成，此時電壓表的示數(shù)為3V；
燈泡短路，其它元件正常工作，電路是通路，電流表有示數(shù)，電壓表被短路，電壓表無示數(shù)．
（3）由圖2所示圖象可知，燈泡額定電壓2.5V對應(yīng)的電流為0.25A，
由I=$\frac{U}{R}$可得：燈泡電阻R=$\frac{{U}_{額}}{I}$=$\frac{2.5V}{0.25A}$=10Ω；
（4）由圖象可知，隨電壓增大，燈泡電流增大，但電壓增大的快，由歐姆定律可知，隨電壓增大，燈泡電阻變大．
原因是燈絲的電阻發(fā)生變化，是因為電阻隨燈絲溫度的升高而增大．
（5）燈絲兩端的電壓越高，溫度越高，電阻越大，利用多次測量求平均值的方法來減小誤差沒有意義；只有不變的定值電阻，才能采用多次測量求平均值，減小誤差；
（6）該實驗裝置可以測出燈泡額定電壓與額定電流，由P=UI可以求出燈泡額定功率，因此該裝置還可以測燈泡額定功率．
故答案為：（1）實物電路和電路圖如上；a；
（2）燈泡不亮，電路存在斷路或燈泡短路，電路故障現(xiàn)象如下表所示：

猜想	電壓表 示數(shù)情況	電流表 示數(shù)情況
燈泡斷路	電壓表有示數(shù)	沒有示數(shù)
燈泡短路	沒有示數(shù)	有示數(shù)

（3）10；
（4）變大；電阻隨燈絲溫度的升高而增大；
（5）不同意；因為溫度越高，燈絲電阻越大；
（6）測燈泡額定功率．

點評 本題考查了伏安法測電阻的電路連接、滑動變阻器的連接、電路故障原因與現(xiàn)象的對應(yīng)關(guān)系、從圖象中讀出對應(yīng)的電壓和電流來計算電阻，分析電阻和溫度的關(guān)系，多次測量的目的等等，綜合性很強．其中，分析電路故障、從圖象變化規(guī)律得到電阻變化規(guī)律是此題的難點．