Question

【题目】小明要测定标有“3.8V”小灯泡正常发光时的电阻，选择一些器材连接了如图甲所示电路．

（1）同组的小芳发现小明所选的器材不能完成此实验，其原因是 ． 并且电路连接也有错误，如果此时闭合开关，小灯泡（选填“发光”或“不发光”），电压表（选填“有示数”或“无示数”）．请你在接错的那根导线上打“×”，并另画一根导线，使电路连接正确 ．
（2）小明重新选择合理器材，将电路改接正确后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使小灯泡正确发光，此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡正常发光时的电阻是Ω．

（3）小明还测量了小灯泡在不同电压下的电流，并根据所测得数据绘制了小灯泡的I﹣U图象，如图丙所示，根据图象可知电流与电压并不成正比，原因是灯丝的电阻随温度升高而 ． 在这个图象中，横轴应该表示的是（选填“电压”或“电流”）

（4）上述实验结束后，小明又设计了如图丁所示的电路，只用电压表来测量额定电压为2.5的小灯泡的额定功率．已知滑动变阻器R的最大阻值为15Ω，电源电压恒定，其测量过程如下：

①闭合开关S、S2 ， 断开S1 ， 将滑动变阻器的滑片移到最上端，电压表示数为4.5V．
②（填三个开关闭合与断开情况），移动滑动变阻器的滑片，使电压表示数为V，这时小灯泡正常发光．
③闭合开关S、S2 ， 断开S1 ， 保持滑动变阻器滑片的位置不变，电压表示数为3V．
④小灯泡的额定功率P额=W．

Answer 1

【答案】
（1）电源电压低于灯泡的额定电压；不发光；有示数；
（2）10
（3）增大；电流
（4）闭合S、S1 ， 断开S2；2；0.5
【解析】解：（1）电源电压为3V，小于灯的额定电压，故选的器材不能完成此实验；原电路中，电压表串联在电路中，电路中几乎没有电路，电流表将变阻器与灯短路了，此时闭合开关小灯泡不发光，电压表与电源连通，电压表有示数；
电流表应串联在电路中，电压表与灯并联，如下左图所示：
；（2）此时电流表示数如图乙所示，图中电流表选用小量程，分度值为0.023A，则小灯泡正常发光时的电阻是：
R= =10Ω；（3）并根据所测得数据绘制了小灯泡的I﹣U图象，如图丙所示，根据图象可知电流与电压并不成正比，原因是灯丝的电阻随温度升高而增大．根据欧姆定律的变形公式：R= ，因灯丝的电阻随温度升高而增大，故电压的增加量应大于电流的增加量，如上左图所示，在这个图象中，横轴应该表示的是电流；（4）根据上面的分析，具体步骤：①闭合开关S、S2 ， 断开S1 ， 将滑动变阻器的滑片移到最上端，电压表示数为4.5V；②闭合S、S1 ， 断开S2 ， 移动滑动变阻器的滑片，使电压表示数为2V，这时小灯泡正常发光；③闭合开关S、S2 ， 断开S1 ， 保持滑动变阻器滑片的位置不变，电压表示数为3V．在①中，电源电压为U=4.5V，在②中，灯与滑片以下电阻丝R滑下的电阻串联，电压表测其电压，当电压表示数为2V，根据串联电路电压的规律，灯的电压：
UL=U﹣U滑下=4.5V﹣2V=2.5V，灯正常发光；
在③中，电路中只有变阻器，根据串联电路电压的规律，滑片以上电阻丝的电压为：
U﹣3V=4.5V﹣3V=1.5V，根据分压原理，R滑上：R滑下=1：2，因变阻器的总电阻为15Ω，故R滑下=10Ω，由欧姆定律和串联电路电流的规律，通过变阻器的电流即灯的额定电流：
IL= =0.2A，④小灯泡的额定功率P额=ULIL=2.5V×0.2A=0.5W．
所以答案是：（1）电源电压低于灯泡的额定电压；不发光；有示数；如上所示；（2）10；（3）增大；电流；（4）②闭合S、S1 ， 断开S2；④0.5．