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后，發(fā)現燈不亮，但是電壓表有讀數，電流表有讀數，燈泡不亮，原因可能是燈泡兩端電壓太�。话l(fā)現燈不亮，但是電壓表有讀數電流表無讀數原因是燈泡斷路．
（2）排除故障后，某次測量時兩表示數如圖乙所示，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．（結果保留兩位小數）
（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)現無論如何調節(jié)滑動變阻器都無法使燈泡電壓達到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S，重新設計并連接電路完成了實驗．（原件位置不準改動）
①請你在圖3方框內畫出小明設計的實驗電路圖．
②電阻表達式：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，然后根據電壓表的情況進行判斷；
（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，根據公式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，電源電壓一定，由串聯電路特點知，滑動變阻器電壓越大，燈泡兩端電壓越小，電壓表示數越��；現在無論如何調節(jié)滑動變阻器都不能使燈泡兩端電壓達到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電路，根據串聯電路電流處處相等間接測量．

解答 解：（1）電壓表有讀數，電流表有讀數，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)現燈不亮，但是電壓表有讀數，可能是燈泡斷路；
（2）電流表的量程為0～0.6A，所以電流表的示數為0.34A，
電壓表的量程為0～3V，所以電流表的示數為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，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，無論怎樣調節(jié)滑動變阻器，定值電阻兩端的電壓都不可能達到1V；
（5實驗電路圖：
；
實驗步驟：①只閉合開關S₁，讀出電壓表的示數U₁；
②只閉合開關S₂，讀出電壓表的示數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��；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��；（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，關鍵是變阻器的使用，但需要細心，是電路連接中的易錯點，值得我們關注．電表的讀數，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該重點掌握的基本知識．