Question

9．小明同學在“測定小燈泡的電阻”實驗中，有如下器材：電壓表、電流表、開關、電壓為6V的電源、“3.8V、1.5W”的小燈泡、標有“20Ω、1.5A”的滑動變阻器，導線若干．
（1）該實驗的原理（用公式表示）R=$\frac{U}{I}$．
（2）請用筆畫代替導線，按照圖甲所示的電路圖，將圖乙的實物電路連接完整（要求連線不得交叉，電流表的量程選擇要恰當）；
（3）小明同學連接好最后一根導線，燈泡立即發(fā)出明亮耀眼的光并很快熄滅．檢查后，發(fā)現(xiàn)連線正確，請你找出實驗中兩個操作不當之處：①連接電路時沒斷開關；②滑動變阻器沒調到最大阻值．
（4）小明在實驗時，小燈泡突然熄滅，檢查發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)為0，電壓表示數(shù)接近電源電壓，請你幫小明分析電路的故障可能是燈泡斷路．
（5）下表是小明按正確的操作測得的數(shù)據(jù)，小燈泡正常發(fā)光時的電阻為9.5Ω；

實驗次數(shù)	1	2	3
電壓U/V	2.0	3.0	3.8
電流I/A	0.33	0.34	0.40
電阻R/Ω

（6）小明同學在實驗中，打算用求平均值的方法求小燈泡的電阻，他可以嗎？不合理，其原因是因為燈絲的電阻隨溫度的升高而增大，求燈絲阻值的平均值沒有意義．

Answer 1

分析 （1）伏安法測電阻的原理是歐姆定律的變形式；
（2）根據(jù)P=UI求出燈泡的額定電流，然后確定電流表的量程且與燈泡并聯(lián)，滑動變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中，要注意滑片移動時接入電路中電阻變化的一致性；
（3）連接完最后一根導線，燈泡立即發(fā)出明亮耀眼的光，說明連接完最后一根導線，電路立即接通且電路電阻阻值很小，可從連接電路的注意事項入手分析原因；
（4）電壓表有示數(shù)說明電壓表與電源之間是通路，電流表為示數(shù)、燈泡不亮說明電路斷路，即電壓表并聯(lián)部分斷路；
（5）燈泡正常發(fā)光時的電壓和額定電壓相等，根據(jù)歐姆定律求出正常發(fā)光時的電阻；
（6）燈絲的電阻與燈絲的溫度有關，亮度不同，溫度不同，電阻不同，所以求平均值作為小燈泡的電阻沒有意義．

解答 解：（1）本實驗的原理是：R=$\frac{U}{I}$；
（2）由P=UI可得，燈泡的額定電流I_L=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{1.5W}{3.8V}$≈0.4A＜0.6A，
則電流表的量程為0～0.6A，且與燈泡串聯(lián)，滑動變阻器的右下方接線柱與開關的右接線柱相連，如下圖所示：

（3）為保護電路，連接實物圖時應斷開開關，滑動變阻器的滑片要調到使連入電路的電阻為最大的位置；
連接好最后一根導線，燈泡立即發(fā)出明亮耀眼的光并很快熄滅，
說明連完最后一根線，電路立即接通且電路電流較大，電路阻值太小，
原因是：①連接電路時沒斷開關；②滑動變阻器沒調到最大阻值；
（4）小燈泡突然熄滅，檢查發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)為0，電壓表示數(shù)接近電源電壓，說明電壓表并聯(lián)部分斷路，可能是燈泡斷路；
（5）燈泡正常發(fā)光時的電壓3.8V，通過的電流為0.4A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，此時燈泡的電阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{3.8V}{0.4A}$=9.5Ω；
（6）不合理；因為改變接入電路的滑動變阻器的阻值時，燈泡兩端電壓不相同，則燈絲的溫度不同，而燈絲的電阻隨溫度的升高而增大，因此利用三組實驗數(shù)據(jù)求燈絲阻值的平均值沒有意義．
故答案為：
（1）R=$\frac{U}{I}$；
（2）如上圖所示；
（3）①連接電路時沒斷開關；②滑動變阻器沒調到最大阻值；
（4）燈泡斷路；
（5）9.5；
（6）不合理；因為燈絲的電阻隨溫度的升高而增大，求燈絲阻值的平均值沒有意義．

點評 本題考查了伏安法測電阻的原理、實物圖的連接、電流表讀數(shù)、歐姆定律的應用、故障分析、滑動變阻器的使用以及燈絲電阻與溫度的關系等問題；分析清楚電路結構是正確連接實物電路圖的關鍵；對電表讀數(shù)時，要先確定量程與分度值，讀數(shù)時視線要與電表刻度線垂直．