Question

有一個(gè)額定電壓為2.5V、用歐姆表測(cè)得阻值約為5Ω的小燈泡，小紅同學(xué)為了知道其在各種電壓下的阻值情況，選用了下列器材：電壓為6V的電源、量程為0～3V的電壓表、量程為0～0.6A的電流表、若干根導(dǎo)線(xiàn)、開(kāi)關(guān)，還有兩只滑動(dòng)變阻器（A：10Ω、1A；B：20Ω、1A）供選用．
（1）小紅應(yīng)選用滑動(dòng)變阻器______．（選填“A”或“B”）
（2）畫(huà)出小紅進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的電路圖______．
（3）測(cè)量多組數(shù)據(jù)后，小紅通過(guò)計(jì)算電阻值，發(fā)現(xiàn)各阻值相差較大，其中最大的是12.5Ω，最小的是5.8Ω，請(qǐng)你分析一下，產(chǎn)生這種情況的原因是______．
（4）小紅最后用算出的這幾次電阻值的平均值作為小燈泡的電阻值，你認(rèn)為這是______的．（選填“合理”或“不合理”）

Answer 1

解：（1）假設(shè)選擇A滑動(dòng)變阻器與燈泡串聯(lián)，
當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路阻值最大時(shí)為10Ω，
∵=
∴==
∴燈泡兩端的最小電壓為U_最小=U=×6V=2V，
無(wú)法測(cè)量?jī)啥穗妷旱陀?V時(shí)燈泡的電阻；
假設(shè)選擇B滑動(dòng)變阻器與燈泡串聯(lián)，
當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路阻值最大時(shí)為20Ω，
∵=
∴==
∴燈泡兩端的最小電壓為U_最小=U=×6V=1.2V，
可以測(cè)量?jī)啥穗妷旱陀?V時(shí)燈泡的電阻．
因此選擇B滑動(dòng)變阻器．
（2）伏安法測(cè)小燈泡電阻的實(shí)驗(yàn)電路圖如下：
（3）小燈泡的電阻值存在明顯差異是因?yàn)闊艚z電阻受溫度的影響．
（4）不合理，因?yàn)闊艚z電阻隨著燈絲的溫度變化而變化，不同電壓時(shí)燈絲電阻不同不是由于誤差造成的，計(jì)算電阻平均值無(wú)意義．
故答案為：
（1）B；
（2）電路圖如下：

（3）燈絲電阻受溫度的影響；
（4）不合理．
分析：（1）在串聯(lián)電路中，用電器兩端電壓與其阻值成正比，已知燈泡大約阻值和兩個(gè)滑動(dòng)變阻器的最大阻值，根據(jù)電源電壓一定得到燈泡兩端電壓的變化范圍，據(jù)此判斷滑動(dòng)變阻器的規(guī)格．
（2）伏安法測(cè)燈泡電阻，電源、開(kāi)關(guān)、燈泡、滑動(dòng)變阻器、電流表串連接入電路，電壓表與燈泡并聯(lián)，據(jù)此畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖；根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路圖連接實(shí)物圖，連線(xiàn)時(shí)要注意，電表正負(fù)接線(xiàn)柱不要接法，注意滑動(dòng)變阻器的接法．
（3）當(dāng)小燈泡中的電流值增大時(shí)，燈絲的溫度會(huì)升高，其阻值增大．
（4）多次測(cè)量取平均值的目的是減小測(cè)量誤差，能否取平均值作為測(cè)量的最終結(jié)果，需要根據(jù)測(cè)量數(shù)值的差異是否是由于存在誤差造成的．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了滑動(dòng)變阻器規(guī)格的選擇、電路圖的設(shè)計(jì)、電阻與溫度的關(guān)系以及對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的正確處理，難點(diǎn)是根據(jù)燈泡額定電壓和電源電壓確定滑動(dòng)變阻器規(guī)格和對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的正確處理．