Question

5．用伏安法測(cè)量標(biāo)有電壓為2.5V的某小燈泡電阻的實(shí)驗(yàn)中，電路圖如圖甲所示

（1）根據(jù)電路圖完成圖乙中實(shí)物連接；
（2）如圖丙所示，小燈泡正常工作時(shí)電流表的讀數(shù)為0.3 A，此時(shí)小燈泡的電阻為8.3Ω（保留1位小數(shù)）；
（3）通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，多次測(cè)量，畫出了小燈泡中電流隨其兩端電壓變化的U-I關(guān)系圖象（如圖�。�，發(fā)現(xiàn)：當(dāng)電壓表的示數(shù)增大時(shí)，電壓表與電流表的示數(shù)之比變大 （選填“變大”、“變小”或“不變”）．說(shuō)明燈泡的電阻隨溫度的升高而增大．
（4）若將這樣的兩個(gè)小燈泡串聯(lián)后接在電壓為1V的電源兩端，則此時(shí)兩個(gè)小燈泡的總電阻為10Ω．
（5）為測(cè)量待測(cè)電阻Rx阻值，甲同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖A所示電路（R為已知阻值的定值電阻），并設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)步驟，請(qǐng)幫助他把缺少的步驟補(bǔ)全，并寫出R_x的表達(dá)式．
實(shí)驗(yàn)步驟：
A．按照設(shè)計(jì)的電路圖連接電路；
B． 閉合S讀出電流表的示數(shù)為I₁；
C．S斷開時(shí)，讀出電流表示數(shù)記錄為I₂
表達(dá)式：R_x=$\frac{{I}_{2}R}{{I}_{1}-{I}_{2}}$（用已知物理量和測(cè)量出的物理量的符號(hào)表示）
（6）為測(cè)量待測(cè)電阻R_x阻值，乙同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖B所示的電路，R₀的阻值已知且電源電壓不變，她能不能測(cè)出R_x的阻值？答：不能（填“能”或“不能”）．因?yàn)殚_關(guān)S從1轉(zhuǎn)換到2（或2換到1），電壓表的正、負(fù)接線柱接反了．

Answer 1

分析 （1）電壓表與燈泡并聯(lián)，根據(jù)小燈泡的額定電壓確定電壓表的量程．電流表串聯(lián)，滑動(dòng)變阻器選擇一上一下接線柱；
（2）讀取電流表量程時(shí)，先確定量程與分度值，再觀察指針讀數(shù)．利用公式R=$\frac{U}{I}$求小燈泡的電阻．
（3）根據(jù)圖象曲度的變化，可判斷當(dāng)電壓表的示數(shù)增大時(shí)，電壓表與電流表的示數(shù)之比變大，從溫度對(duì)燈絲電阻的影響來(lái)分析；
（4）兩個(gè)小燈泡串聯(lián)后接在電壓為1V的電源兩端，根據(jù)串聯(lián)分壓可得出每只小燈泡兩端的電壓，從圖丁中讀出電路中的電流，再根據(jù)R=$\frac{U}{I}$求出兩個(gè)小燈泡的總電阻．
（5）由圖A可知：在沒(méi)有電壓表時(shí)，定值電阻與待測(cè)電阻串聯(lián)，則利用電源電壓不變，根據(jù)電流表和定值電阻的示數(shù)利用U=IR得出電源電壓的表達(dá)式，然后組成等式解答．
（6）用電壓表測(cè)電壓時(shí)，電壓表正負(fù)接線柱不能接反，否則電壓表指針?lè)聪蚱�轉(zhuǎn)，不能測(cè)電壓，由此分析解答．

解答 解：
（1）電壓表與燈泡并聯(lián)，小燈泡的額定電壓為2.5V，故電壓表的量程選0～3V．電流表串聯(lián)，滑動(dòng)變阻器選擇上端任一接線柱；如圖所示．
；
（2）電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，其示數(shù)為0.3A．此時(shí)的電壓為額定電壓2.5V，
由歐姆定律I=$\frac{U}{I}$得，
小燈泡的電阻：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.3A}$≈8.3Ω．
（3）觀察圖丁，從圖象中可以看出圖象的曲度變大（電壓表變化大于電流變化），即當(dāng)電壓表的示數(shù)增大時(shí)，電壓表與電流表的示數(shù)之比變大．說(shuō)明燈絲溫度升高，電阻增大．
（4）兩個(gè)規(guī)格相同的小燈泡串聯(lián)后接在電壓為1V的電源兩端，則根據(jù)串聯(lián)分壓可得出每只小燈泡兩端的電壓為0.5V，從圖丁可以讀出電路中的電流為0.1A，
所以兩個(gè)小燈泡的總電阻：R=$\frac{U′}{I′}$=$\frac{1V}{0.1A}$=10Ω．
（5）由圖A可知：
B、S閉合時(shí)，只有待測(cè)電阻連入電路，電流表測(cè)量通過(guò)待測(cè)電阻的電流，示數(shù)為I₁，由歐姆定律可得：U=I₁R_x；
C、S斷開時(shí)，定值電阻與待測(cè)電阻串聯(lián)，電流表測(cè)量串聯(lián)時(shí)的電流示數(shù)為I₂；由電阻的串聯(lián)可知：R_串=R_L+R；由歐姆定律可得：U=I₂（R_x+R）；
所以則步驟C應(yīng)為：S斷開時(shí)，讀出電流表示數(shù)記錄為I₂；
電源電壓不變，所以有：I₁R_x=I₂（R_x+R）；
解得：R_x=$\frac{{I}_{2}R}{{I}_{1}-{I}_{2}}$．
（6）當(dāng)開關(guān)接1時(shí)，若電壓表正負(fù)接線柱接法正確，此時(shí)可以測(cè)出R_X兩端電壓，但接下來(lái)把開關(guān)接到2時(shí)，電壓表的正負(fù)接線柱此時(shí)就變得相反了，測(cè)不出R₀的電壓，也就無(wú)法利用求出R_X的阻值了．
故答案為：
（1）見上圖；（2）0.3；8.3；（3）變大；燈泡的電阻隨溫度的升高而增大；（4）10；
（5）斷開S讀出電流表的示數(shù)為I₂；$\frac{{I}_{2}R}{{I}_{1}-{I}_{2}}$，（6）不能；開關(guān)S從1轉(zhuǎn)換到2（或2換到1），電壓表的正、負(fù)接線柱接反了．

點(diǎn)評(píng) 本題是測(cè)燈泡電阻的實(shí)驗(yàn)，考查了連接實(shí)物電路、電流表的讀數(shù)，能靈活運(yùn)用歐姆定律進(jìn)行計(jì)算，以及特殊方法測(cè)電阻，知道串聯(lián)電壓的規(guī)律，要能從圖象中讀出正確信息．