Question

用“伏安法”测量一只小灯泡的电阻．
（1）如图1是实验电路图，请在电路图的圆圈内标出电表类型，
（2）在闭合开关前，应将图1中的滑动变阻器的滑片移到

 

端．（填左或右）
（3）若闭合开关灯不亮，但电压表示数大约等于电源电压，此时故障可能

 

（4）某实验小组通过改变灯泡两端的电压，进行了三次测量，部分记录见下表．

实验次数	1	2	3
电压U	1.00	1.70	2.50
电流I	0.14	0.22
电阻R	7．l	7.7
电阻平均值R

观察表格的设计，请你指出其中存在的两处不足之处
①

 

②

 

（5）若电压表示数为2.50V时，电流表的指针位置如图2所示，则第三次的电阻是

 

（6）该实验小组在改测定值电阻R_x，发现电压表不能使用，小明将滑动变阻器调到最大值作为定值电阻R₀使用（R₀值已知），设计了如图3所示的电路测量R_x阻值．测量时，只闭合S₁电流表示数为I₁，只闭合S₂电流表示数为I₂，电阻R_x=

 

．（用I₁、I₂和R₀表示）
（7）因图3未能测量多组数据，于是该实验小组长向老师借了一只定值电阻R₀（R₀值已知），设计了如图4所示的实验电路，重复（6）中的测量步骤和计算方法，并多次测量求出了电阻R_x的阻值．他们得出的R_x阻值是

 

（正确/错误）的，理由是

 

．

Answer 1

分析：（1）根据电压表和电流表与灯泡的连接方式，可以判断空圈内填什么电表；
（2）当开关闭合之前，为保护电路，滑动变阻器接入电路的阻值应为滑动变阻器的最大阻值；
（3）电压表有示数，说明与电压表两接线柱连接的电路是通路，电流表无示数，说明电路断路，从而判断出故障的可能原因；
（4）①由上面设计的表格可知，测量的物理量没有单位；
②电阻是导体本身的一种性质，与导体的材料、长度、横截面积和温度有关．在材料、长度和横截面积一定时，灯丝电阻随温度的升高而增大；
（5）根据电流表的量程和分度值读出电流表的示数，利用欧姆定律求出此时灯泡的电阻；
（6）由电路图可知，待测电阻与滑动变阻器的最大阻值并联，根据并联电路的电压特点和欧姆定律求出电源的电压，再根据欧姆定律求出待测电阻的阻值；
（7）串联电路的电阻在电路中起分担电压的作用，电阻不同，分担的电压不同；当只闭合S₁时，R_X 与滑动变阻器串联在电路中，只闭合S₂时，R₀与滑动变阻器串联在电路中，滑片位置不变，R₀与R_X不一定相等，分担的电压不一定相同．

解答：解：（1）电压表与灯泡并联，电流表与灯泡并联．如图．

（2）当开关闭合之前，保护电路的滑动变阻器的滑片处于最大阻值处的右端；
（3）连好电路，闭合开关，移动变阻器滑片P，发现小灯泡始终不亮，但电压表有示数，电流表无示数，说明在电压表两接线柱之间的电路是断路，所以出现故障的可能原因是灯泡的灯丝断了（或连接灯泡的导线断了）；
（4）①上面设计的表格中存在的不足之一是U、I、R无单位；
②灯丝电阻随温度的升高而增大，电压不同，通过灯丝电流不同，灯泡亮度不同，电阻相应发生变化，所以实验表格设计中不能有平均电阻；
（5）电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.3A，
根据欧姆定律可得，灯泡的电阻R=

U

I

=

2.5V

0.3A

≈8.3Ω；
（6）由电路图可知，待测电阻与滑动变阻器的最大阻值并联，
∵并联电路中各支路两端的电压相等，
∴根据欧姆定律可得，电源的电压U=U_滑=I₂R₀，
则R_x=

I2R0

I1

；
（7）只闭合S₁和只闭合S₂，滑动变阻器接入电路的电阻相同，R_X与R₀的阻值不一定相同，在串联电路中分担的电压不一定相同，所以不能根据电压相等列等式求解．
故答案为：
（1）如上图所示；
（2）右；
（3）灯泡的灯丝断了（或连接灯泡的导线断了）；
（4）①U、I、R无单位；②灯泡的电阻不应取平均值；
（5）8.3 ?；
（6）

I2R0

I1

；
（7）错误；R_x、R₀在两种不同状态下电压不一定相等．

点评：在伏安法测电阻探究实验中，如果测量对象是定值电阻，可以取平均值作为电阻阻值；如果测量对象是灯泡，一般不需要多次测量取平均值，因为灯丝电阻受温度影响明显；实验改进时能不能进行多次测量关键是看定值电阻和待测电阻两端的电压是否相等．