Question

13．小張同學(xué)在做“測(cè)量小燈泡電阻”的實(shí)驗(yàn)中，所用器材如下：兩節(jié)新干電池，標(biāo)有2.5 V相同規(guī)格的小燈泡若干，兩個(gè)滑動(dòng)變阻器R₁“10Ω 1A”、R₂“20Ω 2A”，開關(guān)、導(dǎo)線若干．

（1）請(qǐng)你根據(jù)圖甲，用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖乙中的電路連接完整（要求：滑動(dòng)變阻器滑片P右移燈泡變亮，且導(dǎo)線不交叉）．
（2）閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑片于A（選填“A”或“B”）端．正確連接電路后，閉合開關(guān)S，移動(dòng)滑片P，小張發(fā)現(xiàn)小燈泡給終不亮，電流表指針幾乎末偏轉(zhuǎn)，電壓表有示數(shù)，則故障原因可能是C
A．小燈泡短路 B．滑動(dòng)變阻器短路 C．小燈泡斷路 D．滑動(dòng)變阻器斷路
（3）排除故障后，移動(dòng)滑片P，依次測(cè)得6組數(shù)據(jù)，如表一所示．其中第2次實(shí)驗(yàn)時(shí)電流表表盤如圖丙，此時(shí)電路中的電流為0.2A；第4次實(shí)驗(yàn)時(shí)燈泡電阻值為8Ω．由表一中的數(shù)據(jù)可知，小張選用的滑動(dòng)變器應(yīng)是R₂ （選填“R₁”或“R₂”）．
（4）小張將這6組數(shù)據(jù)算得的電阻值取平均值作為小燈泡的電阻，這種數(shù)據(jù)處理方式是不合理 （選填“合理”或“不合理”）的．
   表一

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	1	2	3	4	5	6
電壓V/V	0.5	1.0	1.5	2.0	2.5	2.8
電流I/A	0.16		0.22	0.25	0.28	0.29
電阻R/Ω	3.1		6.8		8.9	9.7

表二

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	1	2	3
電阻R/Ω	5	10	20
電流I/A	0.30	0.20	0.12

（5）小張繼續(xù)用圖乙所示裝置來探究“電流與電阻的關(guān)系”．他分別把阻值準(zhǔn)確的5Ω、10Ω、20Ω的定值電阻接入原小燈泡的位置，通過實(shí)驗(yàn)，記錄電流表示數(shù)如表二所示．他發(fā)現(xiàn)通過導(dǎo)體的電流跟電阻不成反比，其原因可能是：沒有保持電阻兩端的電壓不變．

Answer 1

分析 （1）滑動(dòng)變阻器我采用一上一下的接法；
（2）連接電路時(shí)，滑動(dòng)變阻器阻值應(yīng)調(diào)至最大；閉合開關(guān)，電流表沒有示數(shù)，說明電路存在斷路；電壓表示指針不動(dòng)，可能是與電壓表并聯(lián)的電路短路或電壓表并聯(lián)電路之外電路存在斷路造成的；
（3）根據(jù)電流表的量程和分度值讀數(shù)；根據(jù)歐姆定律求出燈泡的電阻；根據(jù)串聯(lián)電路電壓規(guī)律求出滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器的電阻；
（4）燈泡的電阻與溫度有關(guān)，在不同電壓下其電阻是不同的，所以取燈泡電阻的平均值無意義．
（5）由歐姆定律知，電壓一定時(shí)，電流跟電阻成反比，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，電流跟電阻不成反比，沒有控制好前提條件不變．

解答 解：（1）滑動(dòng)變阻器我采用一上一下的接法，滑動(dòng)變阻器滑片P右移燈泡變亮，表明電路中的電流變大，滑動(dòng)變阻器電阻減小，接法如圖所示：
；
（2）連接電路時(shí)，閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器阻值應(yīng)調(diào)至最大，即A端；電壓表有示數(shù)，電流表指針幾乎不偏轉(zhuǎn)，說明問題出在電壓表兩接線柱之間的電路，短路不對(duì)（這樣電壓表示數(shù)為0，電流表有示數(shù)），只能是小燈泡處斷路，故選C；
（3）電流表量程為0-0.6A，分度值為0.02A，電流表示數(shù)為0.2A；
根據(jù)歐姆定律可知燈泡的電阻為：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2V}{0.25A}$=8Ω；
電源有兩節(jié)干電池組成，電源電壓為3V，第一組燈泡兩端的電壓為0.5V，則滑動(dòng)變阻器兩端的電壓為U'=3V-0.5V=2.5V，電流為0.16A，則滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻為：
R'=$\frac{U'}{I}$=$\frac{2.5V}{0.16A}$=15.625Ω，故應(yīng)選擇R₂；
（4）由表格中的數(shù)據(jù)可知，燈絲電阻隨溫度變化而變化，在不同電壓下，溫度不同，電阻也不同，所以求平均值是不合理．
（5）實(shí)驗(yàn)時(shí)，分別把5Ω、10Ω、15Ω電阻接入原燈泡位置，立即閉合開關(guān)，原燈泡位置接入的電阻越大，分擔(dān)的電壓越大，沒有保持電阻兩端的電壓不變，所以得到電流跟電阻不成反比．
故答案為：（1）如圖；（2）A；C；（3）0.2；8；R₂；（4）不合理；（5）沒有保持電阻兩端的電壓不變．

點(diǎn)評(píng) 本題是測(cè)量燈泡的電阻實(shí)驗(yàn)，考查了電壓表的連接、電流表的讀數(shù)及電阻的計(jì)算，特別注意燈絲電阻與溫度有關(guān)，在計(jì)算過程中不可以求平均值．