Question

8．如圖甲所示，是利用伏安法測量小燈泡L的電阻的實驗電路，已知L的額定電壓為2.5V，滑動變阻器的最大阻值為R₀．

（1）請你用筆畫線代替導(dǎo)線，把圖甲的實物電路連接完整（要求導(dǎo)線不交叉、閉合開關(guān)后，變阻器滑片向右滑動時燈泡變亮）；
（2）閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑動變阻器的滑片置于A（選填“A端”、“B端”或“AB正中間”）；
（3）移動滑片P，當(dāng)小燈泡L正常發(fā)光時，發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)如圖乙所示，則此時電流表的讀數(shù)為0.3A，小燈泡的電阻為8.3Ω（保留一位小數(shù)）；
（4）實驗操作時，因小燈泡L不慎損壞而出現(xiàn)斷路，閉合開關(guān)后，電壓表指針將明顯偏轉(zhuǎn)，此時向右移動滑片P，電壓表指針將幾乎不動．（選填“幾乎不動”或“明顯偏轉(zhuǎn)”）
（5）拓展：在前面實驗的基礎(chǔ)上，將小燈泡更換為一個阻值未知的定值電阻R，且電源電壓未知，電壓表不能使用，為了粗略測量R的阻值，將滑片P置于A端時，電流表示數(shù)為I₁，當(dāng)滑片P置于B端時，電流表示數(shù)為I₂，則R的表達(dá)式為R=$\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$R₀（用已知量的字母表示）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燈的額定電壓確定電壓表的量程，根據(jù)變阻器滑片向右滑動時燈泡變亮，滑動變阻器滑片右邊的電阻連入電路；
（2）由上面的連接，滑片應(yīng)置于滑動變阻器阻值最大的位置；
（3）認(rèn)清電流表小量程的分度值讀數(shù)，根據(jù)歐姆定律求電阻；
（4）小燈泡L不慎損壞而出現(xiàn)斷路，電壓表串聯(lián)在電路中，電壓表分得的電壓接近電源電壓；
（5）分析電路圖，P移至B端，滑動變阻器連入電阻為0，電路中只有R_x，根據(jù)歐姆定律可求電源電壓；
P移至A端，滑動變阻器全連入，R₀和R_x串聯(lián)，根據(jù)歐姆定律可求電源電壓；
根據(jù)電源電壓不變列方程求解．

解答 解：（1）L的額定電壓為2.5V＜3V，電壓表選用小量程；由變阻器滑片向右滑動時燈泡變亮，可知，燈的電壓變大，變阻器的電壓變小，由分壓原理知，滑動變阻連入電路中的阻值應(yīng)變小，所以，應(yīng)將滑動變阻器滑片右邊的電阻連入電路，如圖所示：

（2）閉合開關(guān)前，滑片應(yīng)置于滑動變阻器阻值最大的位置，所以，應(yīng)將滑動變阻器的滑片置于A端；
（3）由圖乙知，電流表選用小量程，分度值為0.02A，示數(shù)為0.3A，小燈泡L正常發(fā)光時對應(yīng)的電阻值R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.3A}$≈8.3Ω；
（4）實驗操作時，因小燈泡L不慎損壞而出現(xiàn)斷路，則電壓表串聯(lián)在電路中，因其內(nèi)阻比其它電路元件大的多，根據(jù)分壓原理，其示數(shù)接近電源電壓，其指針將發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)，移動滑片改變變阻器連入電路中的電阻時，電壓表示數(shù)仍接近電源電壓，指針幾乎不動；
（5）P移至B端，滑動變阻器連入電阻為0，電路中只有R，
根據(jù)歐姆定律可得：
U=I₂R；-----①
P移至A端，滑動變阻器全連入，R₀和R串聯(lián)，
根據(jù)歐姆定律可得：
U=I₁（R₀+R），----②
電源電壓不變，由①②得：
I₂R=I₁（R₀+R），
解得：
R=$\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$R₀．
故答案為：（1）如上圖；（2）A；（3）0.3；8.3；（4）明顯偏轉(zhuǎn)；幾乎不動；（5）$\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$R₀．

點評 本題是伏安法測電阻的實驗，考查了電路故障分析、電流表讀數(shù)、實驗數(shù)據(jù)分析等問題，這些都是電學(xué)實驗的基礎(chǔ)，也是重點，應(yīng)熟練掌握．