Question

（2013?本溪）小亮和小雨在“探究小燈泡電阻”的實驗中，要用小燈泡的額定電壓為2.5V，電阻約為10Ω

（1）小亮的實驗過程如①如圖甲所示是小亮連接的實驗電路，其中有一根導(dǎo)線連接錯誤，請你在錯誤的導(dǎo)線上畫“×”，并在圖中改正（導(dǎo)線不許交叉）．
②電路連接正確后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電壓表的示數(shù)為0V，電流表有示數(shù)，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是：

小燈泡短路

．
③以上故障排除后，再閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡仍不亮，但電流表和電壓表均有示數(shù)，接下來他應(yīng)進行的操作是：

向左移動滑動變阻器的滑片

．
④實驗中小亮設(shè)計的實驗記錄表格如下表．請你找出表格中的問題：

設(shè)計了電阻平均值一欄

；小亮又根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪制成了U-I圖象如圖乙．根據(jù)該圖象提供的信息，可計算出小燈泡正常發(fā)光時的電阻是

6.6

Ω．

實驗次數(shù)	電壓/V	電流/A	電阻/Ω	電阻平均值/Ω
1	/	/	/	/
2	/	/	/
3	/	/	/

（2）小雨想利用如圖丙所示的電路測量未知電阻R_x的大小（R₀阻值已知）．下面是他的實驗過程，請你幫他完成實驗．
①閉合開關(guān)S和S₁，斷開S₂，讀出此時電壓表的示數(shù)為U₁．
②

閉合開關(guān)S和S₂，斷開S₁

，讀出此時電壓表的示數(shù)為U₂．
③未知電阻阻值的表達(dá)式為：R_x=

U1-U2

U2

?R0

．
④實驗后小雨又將開關(guān)S₂換成了一個電壓表，當(dāng)閉合開關(guān)S和S₁時，發(fā)現(xiàn)電路中兩個電壓表的指針偏轉(zhuǎn)角度相同．如果R₀=10OΩ且R_x≠R₀，則R_x=

25

Ω．

Answer 1

分析：（1）①掌握電壓表的連接，應(yīng)與燈泡并聯(lián)；
②小燈泡不亮，可能是斷路或短路或?qū)嶋H功率太小，根據(jù)電壓表和電流表的示數(shù)情況進行分析；
③電流表和電壓表均有示數(shù)，說明電路完好，則是由于小燈泡功率太小造成的；
④根據(jù)燈絲的電阻隨溫度的升高而增大來進行分析；
根據(jù)圖象確定額定電流，根據(jù)R=

U

I

計算出電阻值；
（2）分別測出電阻兩端的電壓及總電壓，根據(jù)公式I=

U

R

計算出通過R₀的電流，便可得知通過R_x的電流，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓規(guī)律計算出待測電阻兩端的電壓，便可根據(jù)R=

U

I

求出R_x的值．

解答：解：（1）①電壓表應(yīng)與燈泡并聯(lián)，滑動變阻器應(yīng)與燈泡串聯(lián)，如圖所示：
；
②小燈泡不亮，電壓表的示數(shù)為0V，電流表有示數(shù)，則可能是燈泡短路造成的；
③小燈泡仍不亮，但電流表和電壓表均有示數(shù)，這說明電路中未發(fā)生斷路，小燈泡也未短路，則可能是滑動變阻器的阻值太大，造成燈泡的實際功率太小，所以應(yīng)該減小滑動變阻器的阻值，將滑片向左移動；
④燈絲的電阻與溫度有關(guān)，所以不同電壓下的電阻不同，不應(yīng)該設(shè)置電阻的平均值一欄；
由圖象知，當(dāng)燈泡兩端的電壓為2.5V時，燈泡中的電流大約等于0.38A，則R=

U

I

=

2.5V

0.38A

=6.6Ω
（2）①閉合開關(guān)S和S₁，斷開S₂，電壓表測量R_x和R₀的總電壓，所以U_總=U1；
②閉合開關(guān)S和S₂，斷開S₁，則電壓表測量R₀兩端的電壓，所以U₀=U₂；
③U_x=U₁-U₂，I_x=I₀=

U2

R0

，則R_x=

Ux

Ix

=

U1-U2

U2 R0

=

U1-U2

U2

?R0
④若將S₂換成電壓表，當(dāng)閉合開關(guān)S和S₁時，兩塊電壓表分別測量R₀和R_x的總電壓及R_x兩端的電壓，又兩個電壓表的指針偏轉(zhuǎn)角度相同，所以
U_總=5U_x，U₀=4U_x，
即U₀：U_x=4：1，
根據(jù)串分壓的知識，則R₀：R_x=4：1，
所以R_x=

1

4

R₀=

1

4

×100Ω=25Ω
故答案為：（1）①見上圖；②小燈泡短路；③向左移動滑動變阻器的滑片；④設(shè)計了電阻平均值一欄；6.6；
（2）②閉合開關(guān)S和S₂，斷開S₁；③

U1-U2

U2

?R0；④25．

點評：此題是“探究小燈泡電阻”的實驗，考查了電路的連接，電路故障的分析，同時考查了串分壓的知識及歐姆定律的應(yīng)用，難度較大．