Question

4．測定小燈泡電阻的實驗器材如圖甲所示電源電壓為6V

（1）正確連接電路閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)燈不亮，但是電壓表有讀數(shù)，電流表有讀數(shù)，燈泡不亮，原因可能是燈泡兩端電壓太小；發(fā)現(xiàn)燈不亮，但是電壓表有讀數(shù)電流表無讀數(shù)原因是燈泡斷路．
（2）排除故障后，某次測量時兩表示數(shù)如圖乙所示，則小燈泡兩端的電壓為2.2V，電流為0.34A，此時小燈泡電阻為6.47Ω，小燈泡電功率為0.75W．（結(jié)果保留兩位小數(shù)）
（3）若改變小燈泡兩端的電壓再做幾次實驗，測得小燈泡的電阻值各不相同是因為燈泡燈絲的電阻受溫度影響．
（4）實驗時發(fā)現(xiàn)無論如何調(diào)節(jié)滑動變阻器都無法使燈泡電壓達(dá)到1V，原因可能是滑動變阻器最大阻值太�。�
（5）完成上述實驗后，小明還想測量一段電爐絲的電阻Rx，可是在連接電路時，發(fā)現(xiàn)電流表和滑動變阻器都已損壞且電源電壓未知．于是小明就利用一阻值已知的定值電阻R₀、電壓表及一個開關(guān)S，重新設(shè)計并連接電路完成了實驗．（原件位置不準(zhǔn)改動）
①請你在圖3方框內(nèi)畫出小明設(shè)計的實驗電路圖．
②電阻表達(dá)式：Rx=$\frac{{U}_{2}-{U}_{1}}{{U}_{1}}{R}_{0}$．

Answer 1

分析 （1）燈泡不亮，可能是斷路或短路，然后根據(jù)電壓表的情況進(jìn)行判斷；
（2）已知電流表、電壓表的量程和分度值，可讀出電流表、電壓表的示數(shù)，根據(jù)公式R=$\frac{U}{I}$計算燈泡燈絲電阻，利用P=UI可求燈泡的電功率；
（3）燈泡的電阻受燈絲的溫度的影響；
（4）滑動變阻器與燈泡串聯(lián)，電源電壓一定，由串聯(lián)電路特點知，滑動變阻器電壓越大，燈泡兩端電壓越小，電壓表示數(shù)越��；現(xiàn)在無論如何調(diào)節(jié)滑動變阻器都不能使燈泡兩端電壓達(dá)到1V，可能是因為滑動變阻器分壓太小造成的；
（5）電流表和滑動變阻器損壞無法使用，但電壓表可以測量電爐絲電壓，要測量電爐絲的電阻，還要知道通過電爐絲的電流，所以電爐絲與定值電阻組成串聯(lián)電路，根據(jù)串聯(lián)電路電流處處相等間接測量．

解答 解：（1）電壓表有讀數(shù)，電流表有讀數(shù)，說明電路正常，燈泡不亮，可能是燈泡兩端電壓太小，實際功率太小的原因；
發(fā)現(xiàn)燈不亮，但是電壓表有讀數(shù)，可能是燈泡斷路；
（2）電流表的量程為0～0.6A，所以電流表的示數(shù)為0.34A，
電壓表的量程為0～3V，所以電流表的示數(shù)為2.2V，
小燈泡的電阻：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.2V}{0.34A}$≈6.47Ω；
小燈泡的電功率：P=UI=2.2V×0.34A≈0.75W；
（3）改變小燈泡兩端的電壓，燈絲中電流發(fā)生變化，由于燈泡燈絲的電阻受溫度的影響，所以計算出的電阻值不同；
（4）燈泡與滑動變阻器串聯(lián)，滑動變阻器阻值全部接入電路時，定值電阻兩端電壓最小，若滑動變阻器的最大阻值太小，無論怎樣調(diào)節(jié)滑動變阻器，定值電阻兩端的電壓都不可能達(dá)到1V；
（5實驗電路圖：
；
實驗步驟：①只閉合開關(guān)S₁，讀出電壓表的示數(shù)U₁；
②只閉合開關(guān)S₂，讀出電壓表的示數(shù)U₂．
電路電流：I=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{0}}$，
電爐絲兩端電壓為U_x=U₂-U₁，
電爐絲電阻為R_x=$\frac{{U}_{X}}{I}$=$\frac{{U}_{2}-{U}_{1}}{\frac{{U}_{1}}{{R}_{0}}}$=$\frac{{U}_{2}-{U}_{1}}{{U}_{1}}{R}_{0}$．
故答案為：（1）燈泡兩端電壓太小；燈泡斷路；（2）燈泡燈絲的電阻受溫度影響；（3）2.2；0.34；6.47；0.75；（4）滑動變阻器最大阻值太小；（5）$\frac{{U}_{2}-{U}_{1}}{{U}_{1}}{R}_{0}$．

點評 本題考查在測燈泡電阻的實驗，關(guān)鍵是變阻器的使用，但需要細(xì)心，是電路連接中的易錯點，值得我們關(guān)注．電表的讀數(shù)，歐姆定律的簡單計算，通過求多次測量的平均值來減小誤差等都是我們應(yīng)該重點掌握的基本知識．