Question

13．在“伏安法測量電阻”的實驗中，某小組的實驗過程如下，請回答：

實驗次數(shù)	U/V	I/A
1	5	0.2
2	10	0.4
3	12	0.5

（1）上面所連的實物圖有一條導線連錯，請在錯誤的導線上畫“×”，同時補畫出正確的連線．
（2）電路改正后，閉合開關，通過調節(jié)滑動變阻器的滑片收集到如上表的實驗數(shù)據(jù)，請寫出處理數(shù)據(jù)得出結論的過程．
（3）現(xiàn)有一個額定電壓為3.8V的小燈泡，在無電壓表的情況下，補充一個已知電阻R₀和兩個開關（選用），請你設計測量此小燈泡正常發(fā)光時電阻的實驗方案：
所設計的電路圖：簡要實驗步驟：（用相應字母表示所測出的量）
小燈泡電阻的表達式：R=$\frac{3.8V}{I}$．

Answer 1

分析 （1）用伏安法測電阻時，待測電阻與滑動變阻器串聯(lián)，電表應與待測電阻并聯(lián)，測待測電阻電壓，分析電路圖，找出錯誤，并修改．
（2）測定值電阻的阻值中，為了減小實驗的誤差，應取多次測量的平均值；
（3）沒有電壓表，可以借助并聯(lián)電路電壓相等這一特點，將R₀與電流表組合達到測電壓的目的．由此設計實驗．

解答 解：（1）由實物圖可知：滑動變阻器與待測電阻并聯(lián)了，電壓表串聯(lián)入了電路，修改后電路圖如圖所示：

（2）圖表格數(shù)據(jù)，第一次測量的電阻值R₁=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{5V}{0.2A}$=25Ω，
第二次測量的電阻值R₂=$\frac{{U}_{2}}{{I}_{2}}$=$\frac{10V}{0.4A}$=25Ω，
第三次測量的電阻值R₃=$\frac{{U}_{3}}{{I}_{3}}$=$\frac{12V}{0.5A}$=24Ω，
所以被測電阻的阻值R=$\frac{{R}_{1}+{R}_{2}+{R}_{3}}{3}$=$\frac{25Ω+25Ω+24Ω}{3}$=24.7Ω．
（3）方案一電路設計如圖：

實驗步驟：①先將電流表接入R₀支路，閉合開關，調節(jié)滑動變阻器的滑片，使電流表的示數(shù)為$\frac{3.8V}{{R}_{0}}$；
②斷開開關，將電流表改接在燈泡支路，閉合開關，滑片不動，直接讀出電流表示數(shù)為I． 
表達式：R=$\frac{3.8V}{I}$；
方案二電路設計如圖：

簡要實驗步驟：①閉合開關S和S₁，調節(jié)滑動變阻器的滑片，使電流表的示數(shù)為$\frac{3.8V}{{R}_{0}}$；
②斷開S₁，閉合S₂，滑片不動，直接讀出電流表示數(shù)為I．
表達式：R=$\frac{3.8V}{I-\frac{3.8V}{{R}_{0}}}$=$\frac{3.8V×{R}_{0}}{I{R}_{0}-3.8V}$
故答案為：（1）見上圖；
（2）過程同上．
（3）電路設計如上圖所示；
實驗步驟：①先將電流表接入R₀支路，閉合開關，調節(jié)滑動變阻器的滑片，使電流表的示數(shù)為$\frac{3.8V}{{R}_{0}}$；
②斷開開關，將電流表改接在燈泡支路，閉合開關，滑片不動，直接讀出電流表示數(shù)為I． 
表達式：R=$\frac{3.8V}{I}$；

點評 本題考查了修改電路圖、數(shù)據(jù)處理和特殊方法測功率的設計．關鍵是利用并聯(lián)電路電壓相等這一特點，將R₀與電流表組合達到測電壓的目的．