Question

小明為測量小燈泡正常發(fā)光時的電阻（阻值約10Ω），請在甲方框中設計實驗所需的電路圖．已知電源電壓為6V，燈泡正常發(fā)光電壓為3.6V，滑動變阻器標有“2 0Ω  1A”字樣．
（1）圖乙是小明根據電路圖連接的實物圖．閉合開關后，移動滑動變阻器的滑片，發(fā)現小燈泡的亮度

不變

；經檢查，是由于一根導線連接錯誤．請你在實物圖中連接錯誤的導線上打“×”并補畫出正確的連線；
（2）若電壓表0～15V的量程損壞，為完成實驗，請你使用原有器材重新設計一個電路，并將設計的電路圖畫在上面的虛線框內；
（3）根據你的設計重新連接電路進行實驗．閉合開關，移動滑動變阻器的滑片使電壓表示數為

2.4

V，小燈泡正常發(fā)光，此時電流表的示數為0.4A，則小燈泡的電阻是

9

Ω；
（4）若實驗中所用器材均良好，但某同學在實驗中發(fā)現電流表的指針幾乎不動，而電壓表的示數較大，則電路中發(fā)生故障的原因是

燈泡被斷路

．
（5）小麗同學按甲圖所示的電路圖進行實驗，如果將滑動變阻器的阻值變小時，則電流表的示數將

變大

，電壓表的示數將

變大

，電壓表與電流表比值將

變大

（以上選填“變大、變小、不變”）

Answer 1

分析：伏安法測電阻就是利用電壓表并聯在燈泡的兩端測電壓，電流表串聯在電路中測通過的電流，然后與保護電路的滑動變阻器、電源、開關組成電路，據此設計電路圖．
（1）電壓表應與小燈泡并聯，由圖乙可知，電壓表串聯接入電路，電路斷路，閉合開關燈泡不發(fā)光，電壓表連線錯誤，把燈泡右端接線柱與電壓表負極相連即可；
（2）電壓表0～15V量程損壞，只能使用0～3V量程，燈泡正常發(fā)光時燈泡電壓是3.8V＞3V，此時滑動變阻器兩端電壓是6V-3.8V=2.2V，因此電壓表不能測燈泡兩端電壓，可用電壓表測滑動變阻器兩端電壓，據此設計實驗電路圖；
（3）燈泡電壓為額定電壓時，燈泡正常發(fā)光，由串聯電路特點求出電壓表示數，再根據歐姆定律求出此時小燈泡的電阻；
（4）電壓表有示數說明電壓表兩接線柱與電源兩端是通路，電流表無示數說明電路斷路即電壓表并聯的部分斷路；
（5）滑動變阻器的阻值變小時，電路中的總電阻變小，根據歐姆定律可知電路中電流的變化和燈泡兩端的電壓變化，再根據歐姆定律可知電壓表與電流表比值等于燈泡的電阻，由燈泡電阻隨溫度的增大而增大可知兩電表比值的變化．

解答：解：電壓表與燈泡并聯，電流表與燈泡串聯，然后與滑動變阻器、電源、開關組成電路，如下圖所示：

（1）由圖乙知，電壓表與燈泡串聯接入電路，電路斷路，閉合開關后，燈泡不發(fā)光；把燈泡右端接線柱與電壓表負極相連即可，如下圖所示：

（2）電壓表0～15V量程損壞，電壓表與滑動變阻器并聯，電路圖如下圖所示：

（3）當燈泡電壓為額定電壓時燈泡正常發(fā)光，
∵并聯電路的總電阻等于各分電壓之和，
∴滑動變阻器兩端電壓，即電壓表示數U_滑=U-U_L=6V-3.6V=2.4V，
根據歐姆定律可得：
此時燈泡的電阻R_L=

UL

I

=

3.6V

0.4A

=9Ω；
（4）實驗中所用器材均良好，但某同學在實驗中發(fā)現電流表的指針幾乎不動，而電壓表的示數較大，則電路中發(fā)生故障的原因是燈泡被斷路；
（5）滑動變阻器的阻值變小時，電路中的總電阻變小，根據歐姆定律可知電路中的電流變大，燈泡兩端的電壓變大，
∵電壓表與電流表比值等于燈泡的電阻，且燈泡電阻隨溫度的增大而增大，
∴電壓表與電流表比值將變大．
故答案為：電路圖如上圖所示；
（1）不變；修改的電路圖如上圖所示；
（2）電路圖如上圖所示；
（3）2.4；9；
（4）燈泡被斷路；
（5）變大；變大；變大．

點評：（1）實驗過程中，做好手和眼的分工．
（2）在實物圖中找出錯誤之處，對電壓表、電流表、滑動變阻器的正確使用逐條分析，防止遺漏錯誤．
（3）在電壓表的合適量程損壞時，把電壓表并聯在滑動變阻器的兩端是常用的方法．