Question

12．在用“伏安法測量小燈泡的電阻”實驗中，電源電壓保持不變，小燈泡的額定電壓為2.5V．
（1）如圖甲所示，以筆畫線代替導線將實物圖連接完整（要求滑片向右移時燈泡亮度變亮）；
（2）移動滑動變阻器的滑片使電壓表示數為2.5V，電流表示數（如圖乙所示）為0.2A，則小燈泡的燈絲電阻為12.5Ω；
（3）如果缺少電壓表，小軍發(fā)現利用兩個電流表和一個已知阻值為10Ω的電阻R₀，同樣可以測出小燈泡的電阻，原理如圖丙所示．閉合開關后，小軍讀出電流表A₁的示數為I₁，電流表A₂的示數為I₂，則小燈泡L兩端的電壓的表達式為（I₁-I₂）R₀，電阻的表達式為$\frac{（{I}_{1}-{I}_{2}）{R}_{0}}{{I}_{2}}$．（用字母表示）（小燈泡的電阻不受溫度影響）

Answer 1

分析 （1）電壓表與燈泡并聯，根據燈泡的額定電壓判斷電壓表應選擇的量程；
滑動變阻器向右滑動，小燈泡變亮，說明滑動變阻器接入電路阻值變小，故將滑動變阻器的右下接線柱接入電路；
（2）根據電流表的量程、分度值以及指針的位置讀出電流表的示數，然后根據歐姆定律的變形公式求出燈泡的阻值；
（3）由并聯電路特點可以求出流過定值電阻的電流，然后由U=IR可求出定值電阻兩端，即電源電壓；然后由歐姆定律求出定值電阻的阻值．

解答 解：（1）由圖知，大部分電路已連接，只需要將電壓表與燈泡并聯即可，由于燈泡的額定電壓為2.5V，則電壓表選擇0～3V量程；
滑片向右移時燈泡亮度變亮，說明滑動變阻器接入電路阻值變小，則使滑動變阻器的右下接線柱與燈泡的左接線柱相連，如下圖所示：

（2）根據圖乙可知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數為0.2A；
由I=$\frac{U}{R}$可知，小燈泡的阻值：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.2A}$=12.5Ω．
（3）由圖可知：電阻R₀與燈泡并聯，電流表A₁測量干路電流，電流表A₂測量燈泡的電流；
由并聯電路的特點知，流過定值電阻R₀的電流I₀=I₁-I₂，
由I=$\frac{U}{R}$可知，電源電壓U=U_L=U₀=I₀R₀=（I₁-I₂）R₀；
燈泡電阻R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{2}}$=$\frac{（{I}_{1}-{I}_{2}）{R}_{0}}{{I}_{2}}$．
故答案為：（1）如上圖；（2）0.2；12.5；（3）（I₁-I₂）R₀；$\frac{（{I}_{1}-{I}_{2}）{R}_{0}}{{I}_{2}}$．

點評 此題考查了伏安法測量電阻，包括實物圖的連接和電流表的讀數以及歐姆定律的應用，屬于電學的重點實驗，但難度不大．