Question

用“伏安法”測(cè)量一只小燈泡的電阻．
（1）如圖1是實(shí)驗(yàn)電路圖，請(qǐng)?jiān)陔娐穲D的圓圈內(nèi)標(biāo)出電表類(lèi)型，
（2）在閉合開(kāi)關(guān)前，應(yīng)將圖1中的滑動(dòng)變阻器的滑片移到

 

端．（填左或右）
（3）若閉合開(kāi)關(guān)燈不亮，但電壓表示數(shù)大約等于電源電壓，此時(shí)故障可能

 

（4）某實(shí)驗(yàn)小組通過(guò)改變燈泡兩端的電壓，進(jìn)行了三次測(cè)量，部分記錄見(jiàn)下表．

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	1	2	3
電壓U	1.00	1.70	2.50
電流I	0.14	0.22
電阻R	7．l	7.7
電阻平均值R

觀(guān)察表格的設(shè)計(jì)，請(qǐng)你指出其中存在的兩處不足之處
①

 

②

 

（5）若電壓表示數(shù)為2.50V時(shí)，電流表的指針位置如圖2所示，則第三次的電阻是

 

（6）該實(shí)驗(yàn)小組在改測(cè)定值電阻R_x，發(fā)現(xiàn)電壓表不能使用，小明將滑動(dòng)變阻器調(diào)到最大值作為定值電阻R₀使用（R₀值已知），設(shè)計(jì)了如圖3所示的電路測(cè)量R_x阻值．測(cè)量時(shí)，只閉合S₁電流表示數(shù)為I₁，只閉合S₂電流表示數(shù)為I₂，電阻R_x=

 

．（用I₁、I₂和R₀表示）
（7）因圖3未能測(cè)量多組數(shù)據(jù)，于是該實(shí)驗(yàn)小組長(zhǎng)向老師借了一只定值電阻R₀（R₀值已知），設(shè)計(jì)了如圖4所示的實(shí)驗(yàn)電路，重復(fù)（6）中的測(cè)量步驟和計(jì)算方法，并多次測(cè)量求出了電阻R_x的阻值．他們得出的R_x阻值是

 

（正確/錯(cuò)誤）的，理由是

 

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)電壓表和電流表與燈泡的連接方式，可以判斷空圈內(nèi)填什么電表；
（2）當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合之前，為保護(hù)電路，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值應(yīng)為滑動(dòng)變阻器的最大阻值；
（3）電壓表有示數(shù)，說(shuō)明與電壓表兩接線(xiàn)柱連接的電路是通路，電流表無(wú)示數(shù)，說(shuō)明電路斷路，從而判斷出故障的可能原因；
（4）①由上面設(shè)計(jì)的表格可知，測(cè)量的物理量沒(méi)有單位；
②電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì)，與導(dǎo)體的材料、長(zhǎng)度、橫截面積和溫度有關(guān)．在材料、長(zhǎng)度和橫截面積一定時(shí)，燈絲電阻隨溫度的升高而增大；
（5）根據(jù)電流表的量程和分度值讀出電流表的示數(shù)，利用歐姆定律求出此時(shí)燈泡的電阻；
（6）由電路圖可知，待測(cè)電阻與滑動(dòng)變阻器的最大阻值并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)和歐姆定律求出電源的電壓，再根據(jù)歐姆定律求出待測(cè)電阻的阻值；
（7）串聯(lián)電路的電阻在電路中起分擔(dān)電壓的作用，電阻不同，分擔(dān)的電壓不同；當(dāng)只閉合S₁時(shí)，R_X 與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)在電路中，只閉合S₂時(shí)，R₀與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)在電路中，滑片位置不變，R₀與R_X不一定相等，分擔(dān)的電壓不一定相同．

解答：解：（1）電壓表與燈泡并聯(lián)，電流表與燈泡并聯(lián)．如圖．

（2）當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合之前，保護(hù)電路的滑動(dòng)變阻器的滑片處于最大阻值處的右端；
（3）連好電路，閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)變阻器滑片P，發(fā)現(xiàn)小燈泡始終不亮，但電壓表有示數(shù)，電流表無(wú)示數(shù)，說(shuō)明在電壓表兩接線(xiàn)柱之間的電路是斷路，所以出現(xiàn)故障的可能原因是燈泡的燈絲斷了（或連接燈泡的導(dǎo)線(xiàn)斷了）；
（4）①上面設(shè)計(jì)的表格中存在的不足之一是U、I、R無(wú)單位；
②燈絲電阻隨溫度的升高而增大，電壓不同，通過(guò)燈絲電流不同，燈泡亮度不同，電阻相應(yīng)發(fā)生變化，所以實(shí)驗(yàn)表格設(shè)計(jì)中不能有平均電阻；
（5）電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.3A，
根據(jù)歐姆定律可得，燈泡的電阻R=

U

I

=

2.5V

0.3A

≈8.3Ω；
（6）由電路圖可知，待測(cè)電阻與滑動(dòng)變阻器的最大阻值并聯(lián)，
∵并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，
∴根據(jù)歐姆定律可得，電源的電壓U=U_滑=I₂R₀，
則R_x=

I2R0

I1

；
（7）只閉合S₁和只閉合S₂，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻相同，R_X與R₀的阻值不一定相同，在串聯(lián)電路中分擔(dān)的電壓不一定相同，所以不能根據(jù)電壓相等列等式求解．
故答案為：
（1）如上圖所示；
（2）右；
（3）燈泡的燈絲斷了（或連接燈泡的導(dǎo)線(xiàn)斷了）；
（4）①U、I、R無(wú)單位；②燈泡的電阻不應(yīng)取平均值；
（5）8.3 ?；
（6）

I2R0

I1

；
（7）錯(cuò)誤；R_x、R₀在兩種不同狀態(tài)下電壓不一定相等．

點(diǎn)評(píng)：在伏安法測(cè)電阻探究實(shí)驗(yàn)中，如果測(cè)量對(duì)象是定值電阻，可以取平均值作為電阻阻值；如果測(cè)量對(duì)象是燈泡，一般不需要多次測(cè)量取平均值，因?yàn)闊艚z電阻受溫度影響明顯；實(shí)驗(yàn)改進(jìn)時(shí)能不能進(jìn)行多次測(cè)量關(guān)鍵是看定值電阻和待測(cè)電阻兩端的電壓是否相等．