Question

8．如圖所示，是一實驗小組在“測量小燈泡的電阻”實驗中連接的一個實物圖，所用的小燈泡標有“2.5V”字樣．
（1）測小燈泡電阻的原理是R=$\frac{U}{I}$．（用公式表示）
（2）請指出電路連接中的不恰當(dāng)之處：
①滑動變阻器接線柱接錯； ②電壓表正、負接線柱接反．
（3）電路正常后，他們分別測出了小燈泡的
幾組電壓和電流值，記錄如下：

實驗次數(shù)	電壓U/V	電流I/A	電阻R/Ω
1	2.0	0.2	10.0
2	2.5	0.24
3	3.0	0.26	11.5

①燈泡正常工作時的電阻大小約為10.4Ω．（保留一位小數(shù)）
②過分析實驗數(shù)據(jù)可知，小燈泡的電阻是變化的，其原因是燈泡燈絲的電阻與溫度有關(guān)．
（4）該同學(xué)又設(shè)計了如圖2所示的測量電路，測量未知電阻，其中是定值電阻，請在空格內(nèi)把實驗步驟補充完整：
①閉合開關(guān)S、S₁，用電壓表測出電源的電壓為U；
②閉合開關(guān)S、斷開S₁，用電壓表測出待測電阻R_x兩端的電壓為U₁；
③用測量值U和U₁，已知量R₀來表Rx=$\frac{{U}_{1}{R}_{0}}{U-{U}_{1}}$．

Answer 1

分析 （1）用電壓表測出燈泡兩端的電壓，用電流表測出通過燈泡的電流，根據(jù)R=$\frac{U}{I}$求出小燈泡的電阻；
（2）從電壓表、電流表、滑動變阻器的正確使用上考慮：從電流表、電壓表的量程、連接方式、正負接線柱的接入方法上考慮；從滑動變阻器接線柱的選擇考慮；
（3）①燈泡正常發(fā)光時的電壓和額定電壓相等，根據(jù)歐姆定律求出小燈泡的電阻；
②分析表中電阻的變化，從電阻大小的影響因素分析電阻變化的原因；
（4）由電路圖可知，當(dāng)開關(guān)S、S₁均閉合時電路為R_x的簡單電路，電壓表測電源的電壓；當(dāng)開關(guān)S閉合、S₁斷開時，R₀、R_x串聯(lián)，電壓表測R_x兩端的電壓；根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點和定值電阻的阻值求出R_x的阻值，據(jù)此設(shè)計實驗步驟得出結(jié)果．

解答 解：（1）測小燈泡電阻的原理是：R=$\frac{U}{I}$；
（2）①滑動變阻器接入上面兩個接線柱，此時相當(dāng)于一根導(dǎo)線，不能改變燈泡兩端的電壓和燈泡中的電流；
②電流從負接線柱流入，正接線柱流出，違反了電壓表的使用原則，可能損壞電壓表；
（3）①小燈泡正常工作時的電壓U=2.5V，電流I=0.24A，
則R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.24A}$≈10.4Ω；
②由表中數(shù)據(jù)可知，小燈泡的電阻是變化的，其原因是燈泡電壓增大，電流增大，燈泡的功率增大，燈絲溫度升高，燈絲電阻增大；
（4）實驗步驟：
①閉合開關(guān)S、S₁，用電壓表測出電源的電壓U；
②閉合開關(guān)S、斷開S₁，用電壓表測出待測電阻R_x兩端的電壓為U₁；
③因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，R₀兩端的電壓：
U₀=U-U₁，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，I=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{x}}$，即$\frac{U-{U}_{1}}{{R}_{0}}$=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{x}}$，
解得：R_x=$\frac{{U}_{1}{R}_{0}}{U-{U}_{1}}$．
故答案為：
（1）R=$\frac{U}{I}$；
（2）①滑動變阻器接線柱接錯；②電壓表正、負接線柱接反；
（3）①10.4；②燈泡燈絲的電阻與溫度有關(guān)；
（4）閉合開關(guān)S、S₁；閉合開關(guān)S、斷開S₁；$\frac{{U}_{1}{R}_{0}}{U-{U}_{1}}$．

點評 本題考查了實物圖的連接和電流表的讀數(shù)、歐姆定律的應(yīng)用、串聯(lián)電路的特點等，關(guān)鍵是知道有電壓表、無電流表時可根據(jù)串聯(lián)電路的電流、電壓特點進行設(shè)計實驗．