Question

12．為了測定額定電壓為2.5V小燈泡發(fā)光時的電阻，小明同學設計了如圖甲所示的實驗電路，圖中R₀為已知電阻．

（1）請按照電路圖甲將實物電路圖乙連接完整（導線不能交叉）．
（2）連接電路時，開關處于斷開狀態(tài)的目的：保護電路．
（3）閉合開關，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電壓表V₁無示數(shù)，V₂有示數(shù)，則電路出現(xiàn)故障的原因可能是小燈泡短路．
（4）排除故障后，再閉合開關，看到小燈泡發(fā)光很暗，要想測出小燈泡正常發(fā)光時燈絲的電阻，應調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使電壓表V₁的示數(shù)U₁=2.5V．若此時電壓表V₂的示數(shù)如圖乙所示，則U₂=2V，寫出小燈泡正常發(fā)光時的電阻R_l的表達式=1.25R₀．
（5）實驗結束后，小明發(fā)現(xiàn)燈泡正常發(fā)光時的電阻比發(fā)光較暗時的電阻大，原因是：燈絲電阻受溫度影響，溫度越高，電阻越大．

Answer 1

分析 （1）從電源正極開始，按照電流方向，依次經(jīng)各元件，到電源負極．
把電壓表V₁并聯(lián)在燈泡兩端，V₂并聯(lián)在R₀兩端．
注意電壓表和電流表的量程和正負接線柱．
滑動變阻器選擇一上一下接線柱，注意滑動變阻器接入電路的部分與電路圖相符．
（2）連接電路過程中，為防止出現(xiàn)短路現(xiàn)象而燒壞電源，應將開關斷開；
（3）燈泡不亮可能是燈泡斷路或燈泡以外的地方斷路或燈泡短路，燈泡斷路時，電路斷路，電壓表V₁串聯(lián)在電路中，其它元件都相當于導線，電壓表V₁測量電源電壓，電壓表V₁有示數(shù)．電壓表V₂測量導線電壓，示數(shù)為0．
燈泡短路時，電壓表V₁測量導線電壓，示數(shù)為0．電壓表V₂測量R₀兩端的電壓，有示數(shù)．
燈泡以外的地方斷路，如果R₀斷路，電壓表V₂串聯(lián)在電路中，其它元件都相當于導線，電壓表V₂測量電源電壓，電壓表V₂有示數(shù)．電壓表V₁測量導線電壓，示數(shù)為0．
（4）燈泡很暗，燈泡中的電流較小，要想使燈泡正常發(fā)光，燈泡電流要增大，電路電阻要減�。�
電壓表V₁測燈泡兩端電壓，電壓表V₁示數(shù)為2.5V時，燈泡正常發(fā)光．
電壓表讀數(shù)：確定使用的量程，確定每一個大格和每一個小格各代表多少．
根據(jù)串聯(lián)電路中電流相等，燈泡電流與R₀的電流相等，求得燈泡正常發(fā)光時的電阻．
（5）根據(jù)燈絲的電阻隨溫度升高而增大的特點進行分析．

解答 解：（1）電壓表V₁測燈泡電壓，燈泡的額定電壓為2.5V，所以電壓表V₁選擇0～3V量程．
電壓表V₂測已知電阻R₀的電壓，電壓無法確定，所以電壓表V₂選擇0～15V大量程．
電流從正接線柱流入，從負接線柱流出．
滑動變阻器和電路圖接入的部分相對應，都接左半段，接左下端接線柱，上面任意選擇．
從電源正極出發(fā)，按照電流方向依次串聯(lián)滑動變阻器、定值電阻、燈泡、開關到電源負極．把電壓表V₁并聯(lián)在燈泡兩端，V₂并聯(lián)在R₀兩端．如圖．

（2）為了防止出現(xiàn)短路現(xiàn)象而燒壞電源或電路元件，連接電路時，為保護電路，開關處于斷開狀態(tài)；
（3）燈泡不亮，可能是燈泡短路或電路斷路．
電壓表V₂有示數(shù)，說明燈泡短路，電壓表V₁測導線電壓，示數(shù)為0．
（4）燈泡發(fā)光很暗，電路電流太小，要使燈泡正常發(fā)光，要增大電路電流，減小電路總電阻，減小滑動變阻器連入電路的電阻，滑動變阻器接入左半段，所以滑片左移．
當電壓表V₁示數(shù)為燈泡額定電壓2.5V時，燈泡正常工作．
電壓表選擇0～3V量程，每一個大格代表1V，每一個小格代表0.1V，電壓為2V，
R₀的電流為：I₀=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$=$\frac{2V}{{R}_{0}}$
因為燈泡與R₀串聯(lián)，所以燈泡電流為：I=I₀，
所以燈泡正常發(fā)光時的電阻為：R₁=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{\frac{2V}{{R}_{0}}}$=1.25R₀．
（5）燈絲的電阻隨溫度的升高而增大，由于燈泡越亮，燈絲的溫度越高，所以其電阻越大．
故答案為：（1）見上圖；（2）保護電路；（3）小燈泡短路；（3）2.5；V；1.25R₀；（5）燈絲電阻受溫度影響，溫度越高，電阻越大．

點評 測燈泡正常工作時的電阻，只有電壓表，沒有電流表，采用燈泡與已知電阻串聯(lián)，找電流相等，求得已知電阻的電流即燈泡電流，最后求得電阻值，這是一種類型，一定要掌握．