Question

小明和小紅二位同學(xué)各自進(jìn)行“測定小燈泡正常發(fā)光時的電阻”的實驗．實驗中使用的小燈泡均標(biāo)有“2.5V  1W”字樣，所用電源和滑動變阻器相同．

（1）小明按圖1（a）正確連接電路，并將變阻器的滑片移至最右端．閉合電鍵后，三個電表的示數(shù)如圖1（b）、（c）、（d）所示，則他們所用的電源電壓為

6

伏．接著他移動變阻器的滑片，當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時，觀察到變阻器的滑片恰好在中點上（即它接入電路的電阻為最大阻值的一半），小燈泡正常發(fā)光時的電阻約為

7.14

歐．（保留兩位小數(shù)）小燈泡額定功率為

0.875

W．
（2）若小明連接電路后閉合開關(guān)，電流表有示數(shù)，燈L幾乎不發(fā)光，移動滑片P也不能改變燈的亮度．原因是他把滑動變阻器的

下面兩個

接線柱接入了電路．
（3）分析數(shù)據(jù)，你認(rèn)為該小燈泡是否合格：

不合格

，其原因是：

額定電壓下的功率不等于額定功率

；假如生產(chǎn)這種小燈泡鎢絲的粗細(xì)是一定的，則這個小燈泡內(nèi)鎢絲的長度與合格產(chǎn)品相比是長了還是短了？答：

長了

．
（4）小紅連接電路時只用了圖1（a）中的V₁，沒有使用V₂，連接的實物圖如圖2所示．閉合開關(guān)后，移動滑動變阻器的滑片，發(fā)現(xiàn)小燈炮

不發(fā)光

；經(jīng)檢查，是由于一根導(dǎo)線連接錯誤．請你在實物圖中連接錯誤的導(dǎo)線上打“×”并補(bǔ)畫出正確的連線．
（5）有同學(xué)認(rèn)為“把燈L換成定值電阻，該實驗可以用來研究導(dǎo)體中的電流與電壓的關(guān)系．”你認(rèn)為這種說法

正確

（選填“正確”或“錯誤”）的．

Answer 1

分析：（1）由圖a可知，燈泡與滑動變阻器串聯(lián)，電流表測電路電流，電壓表V₁測燈泡電壓，電壓表V₂測電源兩端電壓，電壓表V₂示數(shù)應(yīng)大于電壓表V₁示數(shù)；
由圖b與圖c可知，當(dāng)電壓表V₁量程是0～3V，電壓表V₂量程是0～15V時，電壓表V₂示數(shù)大于電壓表V₁示數(shù)；
由圖示電壓表與電流表確定它們的量程與最小分度值，讀出它們的示數(shù)，確定電源電壓；
然后由串聯(lián)電路的特點及歐姆定律求出滑動變阻器的最大阻值，最后根據(jù)串聯(lián)電路的特點與歐姆定律求出燈泡正常發(fā)光時的電阻；
（2）根據(jù)移動滑片P也不能改變燈的亮度，判斷滑動變阻器可能同時連接上面或下面兩個接線柱，根據(jù)燈泡幾乎不發(fā)光，得出滑動變阻器接入電路中的阻值很大，從而確定電壓表接了下面兩個接線柱；
（3）根據(jù)計算出的電功率與標(biāo)注的電功率相比較得出；
判斷出燈泡的實際電阻與額定電阻的關(guān)系，根據(jù)影響電阻大小的因素進(jìn)行判斷；
（4）在用伏安法測電阻或功率時，電壓表應(yīng)與導(dǎo)體并聯(lián)，當(dāng)電壓表串聯(lián)在電路中是，電壓表的內(nèi)阻很大，相當(dāng)于斷路；
（5）電流同時跟電阻和電壓有關(guān)，燈泡換成定值電阻，電阻一定，可以探究電流跟電壓的關(guān)系．

解答：解：（1）由電路圖中，V₁測燈泡兩端的電壓；V₂測電源電壓；A測電路中的電流；
則V₁的量程應(yīng)為0～3V，分度值為0.1V，所以V₁的示數(shù)為2V，即燈泡兩端的電壓為2V；
V₂的量程為0～15V，分度值為0.5V，所以V₂的示數(shù)為6V，即電源電壓為6V；
電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.2A，即電路中的電流為0.2A；
可知，滑動變阻器兩端的電壓U=U₂-U₁=6V-2V=4V；
最大阻值為R=

U

I

=

4V

0.2A

=20Ω；
當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時，觀察到滑片恰好在變阻器的中點上，所以滑動變阻器的阻值為10Ω；
I_R=

UR

R

=

6V-2.5V

10Ω

=0.35A
P_L=U_LI_L=2.5V×0.35A=0.875W  
R_L=

UL

IL

=

2.5V

0.35A

≈7.14Ω
（2）電流表有示數(shù)，燈L幾乎不發(fā)光，移動滑片P也不能改變燈的亮度．原因是他把滑動變阻器的下面兩個接線柱同時接入了電路；
（3）測得小燈泡的額定功率為0.875W，而標(biāo)注的額定功率為1W，所以不合格；
標(biāo)準(zhǔn)燈泡的額定電阻應(yīng)為R=

U2

P

=

(2.5V)2

1W

=6.25Ω，所以是因為燈絲電阻偏大造成的，若燈絲的材料和橫截面積相同，則是燈絲比合格產(chǎn)品的長度大；
（4）由圖2知，滑動變阻器與燈泡并聯(lián)，電壓表串聯(lián)在了電路中，所以燈泡不發(fā)光，應(yīng)將電壓表與燈泡并聯(lián)，如圖所示：

（5）把燈L換成定值電阻，則可保持電阻不變，通過移動滑片改變電阻兩端的電壓，來探究電流和電壓的關(guān)系，說法正確．
故答案為：（1）6；7.14；0.875；（2）下面兩個；（3）不合格；額定電壓下的功率不等于額定功率；長了；（4）不發(fā)光；見上圖；（5）正確．

點評：此題是“測定小燈泡正常發(fā)光時的電阻”的實驗，考查了電流表、電壓表的讀數(shù)，歐姆定律在串聯(lián)電路中的應(yīng)用，考查了功率公式的變形應(yīng)用，還涉及到了影響電阻大小的因素，難度較大．