Question

在“測量小燈泡的電阻”的試驗中，要用滑動變阻器改變被測小燈泡兩端的電壓．
（1）滑動變阻器的連接如圖（2）所示，閉合開關前應將滑片P移向

 

端（填A或D）

（2）在虛線框內畫出電路圖，并連接實物圖．
（3）在某次試驗中，電壓表和電流表的連接和示數如圖（3）所示，則小燈泡兩端的電壓是

 

V，通過小燈泡的電流是

 

A，小燈泡的電阻為

 

Ω

（4）另外一組同學也在做“測定小燈泡的電阻”實驗，在實驗過程中得到了如下表所示的一組U和I的數據：

實驗次數	1	2	3	4	5	6
燈泡兩端的電壓U/V	0.5	1.0	1.5	2.0	2.5	3.0
通過燈泡的電流I/V	0.18	0.22	0.26	0.30	0.32	0.34
燈泡發光情況	微亮→逐漸變亮

分析比較表格中的數據可以看出，通過燈泡的電流與燈泡兩端的電壓

 

（選“是”或“不是”）成正比，這是因為：

 

．
（5）完成上述實驗后，小明想用原電路測量一段電阻絲R_x的阻值（約10Ω）．他用電阻絲替換了燈泡，閉合開關，發現電壓表已損壞，將其拆除，不改變其他電路元件的連接方式，小明也完成了實驗．請簡述實驗步驟并寫出計算R_x的最后表達式．（已知滑動變阻器的最大阻值為R₀）
實驗步驟：（1）將

 

；
（2）將

 

（3）R_x的表達式：

 

．

Answer 1

分析：（1）本實驗中，滑動變阻器的作用之一是保護電路，閉合開關前滑片要處于使連入電阻最大的位置，即D端；
（2）畫電路圖時，電壓表測量燈兩端的電壓（將電壓表與電阻并聯）、電流表測量通過燈的電流（電流表與電阻串聯），串聯接入滑動變阻器（一上一下）和開關；連接實物圖時，根據下面表盤，電壓表選小量程，電流表選用小量程；電流從兩表正接線柱流入、從負接線柱流出，滑動變阻器“一上一下”的接入．
（3）從表盤讀出電流表和電壓表的示數，利用R=

U

I

求電阻；
（4）因為燈泡的電阻隨溫度升高而變大，燈絲電阻變化，通過燈泡的電流與燈泡兩端的電壓不再成正比．
（5）實驗步驟：①將滑片移至阻值最大處記下電流表的示數I₁；
②將滑片移至阻值最小處（連入電阻為0），記下電流表的示數I₂；
③因為接在同一電源上，根據U=I₂R_x=I₁（R₀+R_x）求解．

解答：解：（1）為了保護電路，閉合開關前滑片要處于使連入電阻最大的位置；
（2）將電壓表與電阻并聯、電流表與電阻串聯，串聯接入滑動變阻器（一上一下）和開關，畫出電路圖（右圖）；電壓表選小量程，電流表選用小量程；電流從兩表正接線柱流入、從負接線柱流出，滑動變阻器“一上一下”的接入，連接實物圖（見右圖）．

（3）從表盤讀出電流表I=0.24A和電壓表的示數U=2.4V，燈絲電阻：
R=

U

I

=

2.4V

0.24A

=10Ω；
（4）分析比較表格中的數據可以看出，通過燈泡的電流與燈泡兩端的電壓不是成正比，這是因為：燈泡的電阻隨溫度升高而變大．
（5）實驗步驟：①將滑片移至阻值最大處記下電流表的示數I₁，則：U=I₁（R₀+R_x）；
②將滑片移至阻值最小處（連入電阻為0），記下電流表的示數I₂，則：U=I₂R_x；
③由①②得：U=I₂R_x=I₁（R₀+R_x）；
∴R_x=

I1R0

I2-I1

故答案為：（1）D
（2）電路圖和實物連接圖如圖所示；
（3）2.4，0.24，10
（4）燈泡的電阻隨溫度升高而變大
（5）將滑片移至阻值最大處記下電流表的示數I₁，將滑片移至阻值最小處，記下電流表的示數I₂，

I1R0

I2-I1

點評：本實驗題涉及電壓表和電流表的使用、滑動變阻器的使用、電路圖的畫法和實物圖的連接和歐姆定律，雖綜合性強，但都屬于基礎知識，難度適中．