Question

13．小明同學(xué)利用電壓表和電流表測(cè)量小燈泡的電阻值（已知小燈泡的額定電壓為2.5V且阻值不變），實(shí)驗(yàn)如甲圖所示．

（1）圖甲中只有一根導(dǎo)線連接錯(cuò)誤，在連接錯(cuò)誤的導(dǎo)線上打“×”，然后用筆畫線代替導(dǎo)線畫出正確連接方法．
（2）小明重新連好電路，將滑片P應(yīng)移到D（填“C”或“D”）端，再閉合開關(guān)．閉合開關(guān)后，小明發(fā)現(xiàn)無論怎樣調(diào)節(jié)變阻器，電流表的指針始終在小范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，幅度沒有超出一大格的一半．雖然這樣也能讀出電流值計(jì)算小燈泡的電阻，但為了提高精確度，應(yīng)對(duì)電路連接做如下改進(jìn)：電流表?yè)Q接電流表0～0.6A的量程．
（3）電路改進(jìn)后，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器．某一時(shí)刻，電壓表、電流表示數(shù)如圖乙、丙所示，此時(shí)小燈的電阻為9Ω．
（4）若在實(shí)驗(yàn)中，電壓表不能使用，滑動(dòng)變阻器最大阻值為R₀，當(dāng)滑片置于最左端時(shí)，電流表示數(shù)為I₁，滑片P置于最右端時(shí)，電流表示數(shù)為I₂，則燈泡電阻的表達(dá)式：R_L=$\frac{{I}_{2}{R}_{0}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$．

Answer 1

分析 （1）伏安法測(cè)量小燈的電阻時(shí)，電壓表和燈泡并聯(lián)，電流表與燈泡串聯(lián)，據(jù)此判斷連接錯(cuò)誤的導(dǎo)線并改正；
（2）為防止電路中的電流過大燒壞電路元件，閉合開關(guān)前滑動(dòng)變阻器處于最大阻值處；電流表要選擇和合適的量程，選擇太小，會(huì)燒壞電流表，選擇太大，指針偏轉(zhuǎn)范圍小，讀數(shù)時(shí)誤差太大；
（3）根據(jù)電表的量程和分度值讀出電表的示數(shù)，利用歐姆定律求出此時(shí)燈泡的電阻；
（4）當(dāng)滑片置于最左端時(shí)，電路為燈泡的簡(jiǎn)單電路，電流表測(cè)電路中的電流，根據(jù)歐姆定律表示出電源的電壓；當(dāng)滑片P置于最右端時(shí)，燈泡與滑動(dòng)變阻器的最大阻值串聯(lián)，電流表測(cè)電路中的電流，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律表示出電源的電壓，根據(jù)電源的電壓不變得出等式即可求出燈泡的電阻．

解答 解：（1）由電路圖可知，電壓表并聯(lián)在燈泡和滑動(dòng)變阻器的兩端，測(cè)量燈泡和滑動(dòng)變阻器的總電壓，
實(shí)驗(yàn)中，電壓表應(yīng)測(cè)燈泡兩端的電壓，連接錯(cuò)誤的導(dǎo)線和正確連接方法如下圖所示：

（2）為保護(hù)電路，閉合開關(guān)前，保護(hù)電路的滑動(dòng)變阻器的滑片位于D端；
電流表指針偏轉(zhuǎn)太小，是因?yàn)檫x擇量程太大，改用0～0.6A量程；
（3）由圖乙可知，電壓表的量程為0～3V，分度值為0.1V，示數(shù)為2.7V，
由圖丙可知，電流表的量程為0～0.06A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.3A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，此時(shí)燈泡的電阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.7V}{0.3A}$=9Ω；
（4）當(dāng)滑片置于最左端時(shí)，電路為燈泡的簡(jiǎn)單電路，電流表測(cè)電路中的電流，
則電源的電壓U′=I₁R_L，
當(dāng)滑片P置于最右端時(shí)，燈泡與滑動(dòng)變阻器的最大阻值串聯(lián)，電流表測(cè)電路中的電流，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，電源的電壓U′=I₂（R₀+R_L），
因電源的電壓不變，
所以，I₁R_L=I₂（R₀+R_L），
解得：R_L=$\frac{{I}_{2}{R}_{0}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$．
故答案為：
（1）如上圖所示；
（2）D；電流表?yè)Q接電流表0～0.6A的量程；
（3）9；
（4）$\frac{{I}_{2}{R}_{0}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)物圖連接錯(cuò)誤的修改和實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)、電表的讀數(shù)、串聯(lián)電路的特點(diǎn)、歐姆定律的應(yīng)用等，明確實(shí)驗(yàn)的原理和最后一問電路的連接方式的判斷是關(guān)鍵．