Question

一只標(biāo)有“3.8V”字樣的小燈泡，燈絲電阻約為15Ω．小明想測(cè)出它正常發(fā)光時(shí)的電阻，選用了以下器材：電源一組、電流表、電壓表、開(kāi)關(guān)、規(guī)格為“50Ω 1A”變阻器各一只．導(dǎo)線若干．小明連接的實(shí)驗(yàn)電路如圖1所示，閉合開(kāi)關(guān)后發(fā)現(xiàn)電壓表沒(méi)有示數(shù)，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)電壓表的15V量程檔已損壞．3V量程檔完好．現(xiàn)根據(jù)已有的器材完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)．

（1）請(qǐng)你幫助小明設(shè)計(jì)電路圖并把它畫(huà)在方框內(nèi)．
（2）如圖3已連接了部分電路．請(qǐng)你根據(jù)你設(shè)計(jì)的電路圖．用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線，將電路連接完整．
（3）小明連接完最后一根導(dǎo)線后，準(zhǔn)備閉合開(kāi)關(guān)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．在一旁觀察的小雨制止了小明，提醒小明實(shí)驗(yàn)中有問(wèn)題．小明想，我的實(shí)驗(yàn)連線沒(méi)有出問(wèn)題啊!請(qǐng)你幫助小明找出實(shí)驗(yàn)中的不當(dāng)之處，并指明如不改正可能會(huì)產(chǎn)生的后果：

 

．
（4）小明聽(tīng)取了小雨的意見(jiàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改正，開(kāi)始實(shí)驗(yàn)．在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，直至電壓表的示數(shù)為

 

V時(shí)，此時(shí)電流表示數(shù)如圖4所示，則小燈泡正常工作時(shí)的燈絲電阻為

 

Ω．

Answer 1

分析：（1）由實(shí)物圖畫(huà)電路圖的方法：畫(huà)出電源符號(hào)，從電源的正極開(kāi)始，按照電流的方向，依次串聯(lián)各元件，到電源的負(fù)極，最后把電壓表并聯(lián)在燈泡兩端．注意滑動(dòng)變阻器與實(shí)物圖中接入的部分對(duì)應(yīng)．
（2）把開(kāi)關(guān)串聯(lián)在電路中，滑動(dòng)變阻器選擇一上一下接線柱串聯(lián)在電路中．
電壓表的0～15V量程損壞，使用0～3V量程，并聯(lián)在滑動(dòng)變阻器兩端，注意電壓表的正負(fù)接線柱．
（3）滑動(dòng)變阻器與燈泡串聯(lián)，滑動(dòng)變阻器滑片置于最大阻值處，分擔(dān)的電壓太大，大于3V，會(huì)損壞電壓表．
（4）根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)，求得燈泡正常工作時(shí)，滑動(dòng)變阻器電壓．
電流表讀數(shù)：確定使用的量程，確定每一個(gè)大格和每一個(gè)小格各代表多少．
知道電壓和電流，根據(jù)R=

U

I

計(jì)算電阻．

解答：解：（1）畫(huà)出電源符號(hào)，從正極出發(fā)，依次畫(huà)出開(kāi)關(guān)、滑動(dòng)變阻器、燈泡、電流表的符號(hào)，到電源的負(fù)極，電壓表并聯(lián)在滑動(dòng)變阻器兩端．如圖．

（2）滑動(dòng)變阻器已經(jīng)選擇了下面接線柱，上面接線柱任意選擇，把滑動(dòng)變阻器串聯(lián)在電路中．
開(kāi)關(guān)串聯(lián)在電路中．把電路補(bǔ)充完整．
電壓表選擇0～3V量程，并聯(lián)在滑動(dòng)變阻器兩端，電流從電壓表的正接線柱流入，從負(fù)接線柱流出．

（3）滑片置于最大值，電路電流約為：I=

U

R

=

4.5V

15Ω+50Ω

=0.07A．
滑動(dòng)變阻器分擔(dān)的電壓為：U′=IR′=0.07A×50Ω=3.5V＞3V，會(huì)損壞電壓表．
（4）燈泡正常工作時(shí)電壓為3.8V．
滑動(dòng)變阻器電壓為：U″=U_總-U_L=4.5V-3.8V=0.7V．
電流表使用的0～0.6A量程，每一個(gè)大格代表0.2A，每一個(gè)小格代表0.02A，電流為0.28A．
R_L=

UL

IL

=

3.8V

0.28A

=13.6Ω．
故答案為：（1）如電路圖；（2）如實(shí)物圖；（3）變阻器的滑片置于阻值最大端，電壓表所測(cè)的電壓超出電壓表的量程，電壓表?yè)p壞；（4）0.7；13.6．

點(diǎn)評(píng)：伏安法測(cè)燈泡電阻或功率時(shí)，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端時(shí)，滑動(dòng)變阻器滑片處于最大阻值處保護(hù)電路．
當(dāng)電壓表的大量程損壞，把電壓表并聯(lián)在滑動(dòng)變阻器兩端時(shí)，滑動(dòng)變阻器滑片如果處于最大阻值處，能保護(hù)燈泡和電流表，對(duì)電壓表不一定能起到保護(hù)作用，所以此時(shí)滑動(dòng)變阻器要處于合適的位置．