Question

8．小橋小組的同學按圖甲所示的電路圖做“測量小燈泡的電阻”的實驗，所用器材有：標有“3.8V”字樣的待測小燈泡、電壓恒為6V的電源、標有“20Ω 1A”的滑動變阻器、電流表（量程為0～0.6A、0～3A）、電壓表（量程為0～3V、0～15V）、開關及導線若干．

（1）該實驗的原理是R=$\frac{U}{I}$．請你用筆畫線代替導線，根據圖甲圖所示的電路圖將圖乙中的實物電路連接完整．
（2）小橋檢查電路連接無誤后，將滑片移至阻值最大處再閉合開關，移動一段滑片，發(fā)現電壓表和電流表都有示數但燈泡不亮，則可能的原因是燈泡實際功率太小．
（3）分析原因后，閉合開關，記錄下一組數據，然后從大到小調節(jié)滑動變阻器的阻值，并將正確操作下的電壓表和電流表的示數填入下表．

實驗序號	電壓表的示數U/V	電流表的示數I/A	小燈泡的電阻R/Ω
1	2.0	0.20
2	2.5
3	3.0	0.25
4	3.8	0.30
5	4.5	0.32

①當電壓表的示數為2.5V時，通過小燈泡的電流如圖丙所示，為0.22A；通過上表數據，可計算出小燈泡正常發(fā)光時的電阻為12.7Ω（保留一位小數），還可以算出小燈泡的額定功率為1.14W．
②若小燈泡兩端最大可加的電壓為4.5V，為保證電路中各元件的安全，參照小橋的實驗數據，滑動變阻器的阻值允許的變化范圍是20.0Ω～4.7Ω（保留一位小數）．

Answer 1

分析 （1）伏安法測電阻的原理是歐姆定律；根據電路圖連接實物電路圖．
（2）燈泡實際功率很小時，燈泡可能不發(fā)光．
（3）根據圖示電流表確定其量程與分度值，讀出其示數；根據表示使用數據，由歐姆定律求出電阻，由P=UI求出燈泡功率．
應用串聯(lián)電路特點與歐姆定律求出滑動變阻器阻值．

解答 解：（1）應用伏安法測電阻時，用電壓表測出電壓U，用電流表測出電流I，由R=$\frac{U}{I}$可以求出燈泡電阻阻值；
根據電路圖，把燈泡與滑動變阻器串聯(lián)接入電路，實物電路圖如圖所示：

（2）閉合開關前滑片置于阻值最大處，閉合開關，電壓表與電流表都有示數，說明電路不存在斷路，燈泡也沒有發(fā)生短路，由于滑動變阻器阻值全部接入電路，電路電阻很大，電路電流很小，燈泡實際功率很小，因此燈泡不發(fā)光，此時不需要急著換燈泡，正確做法是移動滑片，觀察燈泡是否發(fā)光．
（3）①由圖示電流表可知，其量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數為0.22A；
由表中實驗數據可知，燈泡額定電壓3.8V對應的電流為0.3A，燈泡正常發(fā)光時電阻：
R=$\frac{U}{I}$=$\frac{3.8V}{0.3A}$≈12.7Ω，燈泡額定功率P=UI=3.8V×0.3A=1.14W．
②由表中實驗數據可知，燈泡電壓為2V時，電流為0.2A，此時滑動變阻器兩端電壓：U_滑=U-U₁=6V-2V=4V，和滑動變阻器接入電路的阻值：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{1}}$=$\frac{4V}{0.2A}$=20.0Ω；當燈泡電壓為4.5V時，電流為0.32A，此時滑動變阻器兩端電壓U_滑′=U=U2=6V-4.5V=1.5V，此時滑動變阻器接入電路的阻值為：R_滑′=$\frac{{{U}_{滑}}^{′}}{{I}_{2}}$=$\frac{1.5V}{0.32A}$≈4.7Ω；
滑動變阻器阻值變化范圍是20.0Ω～4.7Ω．
故答案為：（1）R=$\frac{U}{I}$；實物電路圖如圖所示；（2）燈泡實際功率太小；（3）①0.22；12.7；1.14；②20.0；4.7．

點評 本題考查了實驗原理、連接實物電路圖、實驗操作評價、電表讀數，求電阻、求功率問題；對電表讀數時要先確定其量程與分度值，然后再讀數，讀數時視線要與電表刻度線垂直．