Question

在“测量小灯泡的电阻”的试验中，要用滑动变阻器改变被测小灯泡两端的电压．
（1）滑动变阻器的连接如图（2）所示，闭合开关前应将滑片P移向

 

端（填A或D）

（2）在虚线框内画出电路图，并连接实物图．
（3）在某次试验中，电压表和电流表的连接和示数如图（3）所示，则小灯泡两端的电压是

 

V，通过小灯泡的电流是

 

A，小灯泡的电阻为

 

Ω

（4）另外一组同学也在做“测定小灯泡的电阻”实验，在实验过程中得到了如下表所示的一组U和I的数据：

实验次数	1	2	3	4	5	6
灯泡两端的电压U/V	0.5	1.0	1.5	2.0	2.5	3.0
通过灯泡的电流I/V	0.18	0.22	0.26	0.30	0.32	0.34
灯泡发光情况	微亮→逐渐变亮

分析比较表格中的数据可以看出，通过灯泡的电流与灯泡两端的电压

 

（选“是”或“不是”）成正比，这是因为：

 

．
（5）完成上述实验后，小明想用原电路测量一段电阻丝R_x的阻值（约10Ω）．他用电阻丝替换了灯泡，闭合开关，发现电压表已损坏，将其拆除，不改变其他电路元件的连接方式，小明也完成了实验．请简述实验步骤并写出计算R_x的最后表达式．（已知滑动变阻器的最大阻值为R₀）
实验步骤：（1）将

 

；
（2）将

 

（3）R_x的表达式：

 

．

Answer 1

分析：（1）本实验中，滑动变阻器的作用之一是保护电路，闭合开关前滑片要处于使连入电阻最大的位置，即D端；
（2）画电路图时，电压表测量灯两端的电压（将电压表与电阻并联）、电流表测量通过灯的电流（电流表与电阻串联），串联接入滑动变阻器（一上一下）和开关；连接实物图时，根据下面表盘，电压表选小量程，电流表选用小量程；电流从两表正接线柱流入、从负接线柱流出，滑动变阻器“一上一下”的接入．
（3）从表盘读出电流表和电压表的示数，利用R=

U

I

求电阻；
（4）因为灯泡的电阻随温度升高而变大，灯丝电阻变化，通过灯泡的电流与灯泡两端的电压不再成正比．
（5）实验步骤：①将滑片移至阻值最大处记下电流表的示数I₁；
②将滑片移至阻值最小处（连入电阻为0），记下电流表的示数I₂；
③因为接在同一电源上，根据U=I₂R_x=I₁（R₀+R_x）求解．

解答：解：（1）为了保护电路，闭合开关前滑片要处于使连入电阻最大的位置；
（2）将电压表与电阻并联、电流表与电阻串联，串联接入滑动变阻器（一上一下）和开关，画出电路图（右图）；电压表选小量程，电流表选用小量程；电流从两表正接线柱流入、从负接线柱流出，滑动变阻器“一上一下”的接入，连接实物图（见右图）．

（3）从表盘读出电流表I=0.24A和电压表的示数U=2.4V，灯丝电阻：
R=

U

I

=

2.4V

0.24A

=10Ω；
（4）分析比较表格中的数据可以看出，通过灯泡的电流与灯泡两端的电压不是成正比，这是因为：灯泡的电阻随温度升高而变大．
（5）实验步骤：①将滑片移至阻值最大处记下电流表的示数I₁，则：U=I₁（R₀+R_x）；
②将滑片移至阻值最小处（连入电阻为0），记下电流表的示数I₂，则：U=I₂R_x；
③由①②得：U=I₂R_x=I₁（R₀+R_x）；
∴R_x=

I1R0

I2-I1

故答案为：（1）D
（2）电路图和实物连接图如图所示；
（3）2.4，0.24，10
（4）灯泡的电阻随温度升高而变大
（5）将滑片移至阻值最大处记下电流表的示数I₁，将滑片移至阻值最小处，记下电流表的示数I₂，

I1R0

I2-I1

点评：本实验题涉及电压表和电流表的使用、滑动变阻器的使用、电路图的画法和实物图的连接和欧姆定律，虽综合性强，但都属于基础知识，难度适中．