Question

6．小花在“測量小燈泡電阻”的實驗中，已知電源電壓為3V，她已連接了部分電路，如圖1所示．

（1）用筆畫線代替導線，將圖1中的電路連接完整．
（2）閉合開關前，應向B端（選填“A”或“B”）調整滑動變阻器的滑片，使電路中的電流在開始測量時最小．
（3）測量過程中，某次的電流值如圖2所示，則電流值是0.26A．接下來的實驗中燈絲突然燒斷，則電壓表的示數(shù)變大（選填“變大”、“變小”或“不變”）．同組的小鋒同學想測定小燈泡的電阻，那么小鋒接下來的操作應該是斷開開關，換規(guī)格相同的燈泡重做實驗．
（4）在小燈泡損壞之前，小花測出了一組數(shù)據如表格所示，求出小燈泡電阻的平均值，你同意這種做法嗎？說出你的理由不同意；燈絲的電阻與溫度有關，不同電壓下，燈絲的溫度不同，電阻不同．

電壓/v	0.5	1.0	1.5	2.0	2.5
電流/A	0.10	0.16	0.20	0.23	0.25
電阻/Ω	5.0	6.3	7.5	8.7	10.0
平均電阻/Ω	7.5

（5）實驗過程中小花又發(fā)現(xiàn)滑動變阻器的最大阻值模糊不清，但電壓表已損壞，小花找了一個已知阻值的定值電阻R0代替燈泡，用電流表和定值電阻測出了滑動變阻器的最大阻值，設計電路如圖3所示．實驗步驟如下：
①按電路圖連接電路．
②閉合開關S₁、S₂，讀出此時電流表的示數(shù)I₁．
③閉合開關S₁，斷開開關S₂，讀出此時電流表的示數(shù)I₂．
④根據所測數(shù)據計算得出Rx的阻值
表達式：Rx=$\frac{（{I}_{1}-{I}_{2}）{R}_{0}}{{I}_{2}}$（用R₀和測量的物理量的符號表示）．

Answer 1

分析 （1）本實驗中，電壓表測燈泡兩端電壓，根據電源電壓確定其量程；滑動變阻器與燈泡串聯(lián)，一上一下接入電路；
（2）閉合開關前，應將變阻器的滑片調到最大值處；
（3）由圖乙根據電流表量程、分度值讀出電流表的示數(shù)；若電路某處斷路，則斷開處的電壓約等于電源電壓；若要測燈泡電阻需要換相同規(guī)格相同的燈泡重做實驗；
（4）影響電阻的因素有：導體的溫度、長度、橫截面積和材料等，而小燈泡兩端的電壓不同，小燈泡燈絲的溫度會不同，因此電阻也不同．
（5）根據電源電壓不變利用歐姆定律計算出變阻器的最大阻值．

解答 解：
（1）測量小燈泡電阻的實驗中，電壓表測燈泡兩端電壓，電源電壓為3V，所以電壓表選擇0-3V量程；滑動變阻器與燈泡串聯(lián)，一上一下接入電路．如圖所示：
；
（2）為了電路安全，閉合開關前，應將變阻器的滑片調到最大值B端；
（3）由圖乙，電流表使用0-0.6A量程，分度值0.02A，示數(shù)為0.26A；
燈絲突然燒斷，電壓表串聯(lián)入電路中，測電源電壓，所以電壓表示數(shù)會變大，且接近電源電壓；
同組的小鋒同學想測定小燈泡的電阻，那么小鋒接下來的操作應該是先斷開開關，換規(guī)格相同的燈泡重做實驗；
（4）因為燈絲的電阻與溫度有關，而燈泡兩端的電壓越大，燈絲的溫度越高，因此小燈泡在不同電壓下工作時，小燈泡的燈絲溫度不同，電阻也不相同，所以不能求電阻的平均值；
（5）由圖3知，當兩個開關均閉合時，電阻R_x被短路，則電源電壓U=I₁R₀；
閉合開關S₁，斷開開關S₂，則兩個電阻串聯(lián)，此時R₀兩端的電壓U₀=I₂R₀，則R_x兩端的電壓Ux=U-U₀=I₁R₀-I₂R₀；
則R_x=$\frac{{U}_{x}}{{I}_{x}}$=$\frac{{I}_{1}{R}_{0}-{I}_{2}{R}_{0}}{{I}_{2}}$=$\frac{（{I}_{1}-{I}_{2}）{R}_{0}}{{I}_{2}}$．
故答案為：（1）見上圖；（2）B；（3）0.26；變大；斷開開關，換規(guī)格相同的燈泡重做實驗；（4）不同意；燈絲的電阻與溫度有關，不同電壓下，燈絲的溫度不同，電阻不同；（5）$\frac{（{I}_{1}-{I}_{2}）{R}_{0}}{{I}_{2}}$．

點評 本題考查了伏安法測電阻的實驗，涉及到電路的連接、變阻器的使用、電流表的讀數(shù)和歐姆定律的應用等，要注意定值電阻的阻值受溫度影響很小，多次實驗求平均值可以減小實驗誤差，燈泡電阻受溫度影響很大，多次實驗為了發(fā)現(xiàn)燈絲電阻隨溫度的變化規(guī)律．