Question

20．小明用如圖1所示的電路圖測小燈泡電阻．（已知電源電壓3V，待測小燈泡額定電壓為2.5V）

猜想	電壓表示數(shù)	電流表示數(shù)
燈泡斷路
燈泡短路

（1）當(dāng)開關(guān)閉合后，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，經(jīng)過分析，他猜想了一些可能的原因，如表．請根據(jù)小明的猜想，在表中寫出相應(yīng)的電壓表和電流表的示數(shù)情況（有無示數(shù)）．
（2）故障排除后，小明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(shí)的燈絲電阻為10Ω．
（3）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)象的原因是燈絲電阻隨溫度的升高而變大．
（4）實(shí)驗(yàn)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(diǎn)？請說明理由．

Answer 1

分析 （1）燈泡斷路時(shí)，電壓表串聯(lián)在電路中，根據(jù)歐姆定律確定電流表的示數(shù)，根據(jù)分壓原理確定電壓表示數(shù)；
燈泡短路時(shí)，電壓表與導(dǎo)線并聯(lián)，電壓表示數(shù)為0；電路總電阻減小，電路電流比正常值偏大；
（2）根據(jù)小燈泡額定電壓為2.5V時(shí)，讀出圖象中對應(yīng)的電流數(shù)值，利用歐姆定律公式變形可求得小燈泡正常工作時(shí)的燈絲電阻；
（3）根據(jù)圖象由歐姆定律求出在不同電壓下的電阻大小，比較數(shù)據(jù)得出結(jié)論；從溫度對電阻的影響分析原因．
（4）燈絲溫度不同時(shí)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

解答 解：（1）燈泡斷路時(shí)，電壓表串聯(lián)在電路中，因電壓表內(nèi)阻很大，根據(jù)歐姆定律，電流中幾乎沒有電流，電流表無示數(shù)；根據(jù)分壓原理，電壓表分得電源的絕大部分電壓，電壓表示數(shù)接近電源電壓；
燈泡短路時(shí)，相當(dāng)于電壓表與導(dǎo)線并聯(lián)，電壓表示數(shù)為0；電路總電阻減小，根據(jù)歐姆定律，電路電流比正常值偏大；
（2）由圖象可知，小燈泡額定電壓為2.5V時(shí)，電流為0.25A，此時(shí)的電阻大小R=$\frac{U}{I}=\frac{2.5V}{0.25A}$=10Ω；
（3）由圖象知，當(dāng)電壓分別為0.5V、1.5V、2.5V時(shí)，對應(yīng)的電流大小分別為0.1A、0.2A、0.25A，根據(jù)R=$\frac{U}{I}$分別求出對應(yīng)的電阻大小為5Ω、7.5Ω、10Ω，所以得出的結(jié)論是，小燈泡燈絲的電阻隨電壓的增大逐漸而變大；
當(dāng)電壓增大時(shí)，通過的電流也相應(yīng)增大，根據(jù)P=UI，燈的電功率也逐漸增大，燈絲的溫度逐漸升高，由于燈絲電阻隨溫度的升高而增大，所以小燈泡燈絲的電阻隨電壓的增大逐漸變大．
（4）燈絲兩端的電壓越高，溫度越高，電阻越大，將不同的電阻值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；
故答案為：（1）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	示數(shù)接近電源電壓	無示數(shù)
燈泡短路	示數(shù)為0	比正常值偏大

（2）10；
（3）變大；燈絲電阻隨溫度升高而變大；
（4）不同意；因?yàn)闇囟仍礁�，燈絲電阻越大．

點(diǎn)評 本題測小燈泡電阻，考查故障的分析、電阻的計(jì)算、影響電阻大小的因素、數(shù)據(jù)的處理等知識，綜合性較強(qiáng)．