Question

8．某實(shí)驗(yàn)小組測(cè)定小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻，部分己經(jīng)連好的電路如圖1所示，已知小燈泡的額定電壓為2.5V．

（1）請(qǐng)根據(jù)圖2所示實(shí)驗(yàn)電路圖，用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線，將圖1中的實(shí)物圖連接完整；
（2）若該小組同學(xué)連好電路并閉合開(kāi)關(guān)后，發(fā)現(xiàn)無(wú)論怎樣移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P，小燈泡均很亮，且亮度不變，造成這一現(xiàn)象的原因是滑動(dòng)變阻器的上面兩個(gè)接線柱同時(shí)接入了電路．
（3）正確連接電路后，繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時(shí)，電流表的示數(shù)如圖3所示為0.3A，則被測(cè)小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻為8.3Ω．
（4）另一實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)桌上沒(méi)有電流表，卻多了一個(gè)滑動(dòng)變阻器R₀（最大阻值用R₀表示），他設(shè)計(jì)如圖4所示電路，也測(cè)出了小燈泡在U₀=2.5V時(shí)的電阻，請(qǐng)補(bǔ)全下列步驟．
①閉合開(kāi)關(guān)，先調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R₀（選填“R₀”或“R”）的滑片到最左端（選填“左”或“右”），再調(diào)節(jié)另一滑動(dòng)變阻器的滑片，直到電壓表示數(shù)為U₀．
②接著調(diào)節(jié)變阻器R₀的滑片到最右端，讀出這時(shí)電壓表的示數(shù)，用U表示．
③小燈泡正常發(fā)光時(shí)電阻的表達(dá)式R=$\frac{{U}_{0}}{U{-U}_{0}}$R₀（用U、U₀、R₀字母表示）．

Answer 1

分析 （1）由圖3知，電流表選用小量程串聯(lián)在電路中；
（2）無(wú)論怎樣移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P，小燈泡均很亮，說(shuō)明電路為通路，且電路中電流很大，且亮度不變，則變阻器沒(méi)有變阻的作用，據(jù)此分析原因；
（3）根據(jù)電流表的量程和分度值讀出示數(shù)，利用歐姆定律求出燈泡的電阻；
（4）由電路圖可知，R₀的滑片位于左端時(shí)，電壓表測(cè)燈泡兩端的電壓，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R使電壓表的示數(shù)為2.5V，然后保持R接入電路中的電阻不變，調(diào)節(jié)R₀的滑片使其接入電路中的電阻最大，電壓表測(cè)燈泡和R₀兩端的電壓之和，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出R₀兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出電路中的電流，由歐姆定律求電阻．

解答 解：（1）由圖3知，電流表選用小量程串聯(lián)在電路中，如下所示：

（2）若該小組同學(xué)連好電路并閉合開(kāi)關(guān)后，發(fā)現(xiàn)無(wú)論怎樣移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P，小燈泡均很亮，說(shuō)明電路為通路，且電路中電流很大，且亮度不變，則變阻器沒(méi)有變阻的作用，造成這一現(xiàn)象的原因是：滑動(dòng)變阻器的上面兩個(gè)接線柱同時(shí)接入了電路；
（3）由圖3可知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.3A，
則燈泡的電阻R=$\frac{U}{I}=\frac{2.5V}{0.3A}$≈8.3Ω；
（4）實(shí)驗(yàn)步驟：
①閉合開(kāi)關(guān)，先調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R₀的滑片到最左端，再調(diào)節(jié)另一滑動(dòng)變阻器的滑片，直到電壓表示數(shù)為2.5V時(shí)為止；
②接著調(diào)節(jié)變阻器R₀的滑片到最右端，讀出這時(shí)電壓表的示數(shù)為U；
③因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，R₀兩端的電壓U_R0=U-U₀，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，電路中的電流I=$\frac{{U}_{R0}}{{R}_{0}}$=$\frac{U-{U}_{0}}{{R}_{0}}$，
小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻R=$\frac{{U}_{0}}{I}=\frac{{U}_{0}}{\frac{U{-U}_{0}}{{R}_{0}}}$=$\frac{{U}_{0}}{U{-U}_{0}}$R₀．
故答案為：（1）電路圖如上圖；  （2）滑動(dòng)變阻器的上面兩個(gè)接線柱同時(shí)接入了電路； 
 （3）0.3；8.3；（4）①R₀；左；電壓表示數(shù)為U₀；②調(diào)節(jié)變阻器R₀的滑片到最右端；③$\frac{{U}_{0}}{U{-U}_{0}}$R₀．

點(diǎn)評(píng) 本題小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻，考查電路的連接、反常現(xiàn)象的分析、電阻計(jì)算及設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的能力．