题目内容

8.在“用伏安法测电阻”实验中,有如下器材:电压表、电流表、开关、电压为6V的电源,标有“20V 1.5A”的滑动变阻器,导线若干.
(1)小明实验小组做“测量小灯泡的阻值”的实验. 实验电路如图甲所示.
①连接实物电路.
②闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应移到A(选填“A”或“B”)端.
③小组同学连完导线后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P时,发现电流表示数变大,电压表示数变小,产生这一现象的原因是电压表与滑动变阻器并联.
④纠正错误后,移动滑动变阻器的滑片P,使电压表的示数为3V时,电流表的示数如图乙所示,则该定值电阻阻值为10Ω.他们认为这个结果就是定值电阻的准确阻值,物理老师告诉他们这是不合理的,于是他们又测了两组数据,并填入表一中.
(2)小瑞实验小组做“测量小灯泡的阻值”的实验.
①小组同学连接好最后一根导线,灯泡立即发出明亮耀眼的光并很快熄灭.检查后发现连线正确,请你找出实验中两个操作不当之处:
A.连接电路时,开关未断开; B.连接电路时,滑片未滑到最大阻值处.
②表二是按正确的操作测得的数据,从表中计算出3次小灯泡的阻值不相等,其原因是灯丝的电阻随温度升高而增大.
表一
物理量
实验序号
电压U,(V)电流I,(A)电阻R
(Ω)
电阻R,平均值
(Ω)
1
2
3
表二
试验次数123
电压U/V2.03.03.8
电流I/A0.330.34 I3
电阻R/Ω6.08.8 R3
【评估与交流】在交流讨论时,小明实验小组的同学认为小瑞实验小组的表格设计不合理,应该也要加上求电阻平均值一栏,他们的说法是错误(选填“正确”或“错误”)的,理由是灯泡电阻受温度影响是变化的,求平均值无意义.

分析 (1)②连接电路时,开关应断开;闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应移到最大值处;
③伏安法测电阻的实验中,电压表应与被测电阻并联,当滑动变阻器接入电路的阻值减小时,电路电流变大,被测电阻两端电压变大,滑动变阻器两端电压减小,电流表与电压表示数变大,如果电压表与滑动变阻器并联则电流表示数增大时,电压表示数减小,据此分析答题;
④由图示电流表确定电流表的量程与最小分度值,然后根据电流表指针位置读出电流表示数,由欧姆定律求出电阻阻值;在本实验中只进行了一次测量便得出结论,没有进行多次测量求平均值,实验误差较大,只进行一次测量不合理;
(2)①连接好最后一根导线还没闭合开关灯泡就发光,说明开关在连接电路之前是闭合的,灯泡立即发出明亮耀眼的光说明电路电流很大,故滑动变阻器的阻值没有调到最大阻值处;
②通过计算可以得出三次测量的电阻值是不相等的,造成的原因可从灯丝电阻与温度关系的角度去考虑.

解答 解:
(1)②为了保护电路安全,闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应移到最大值A端;
③开关闭合后,移动滑动变阻器的滑片P时,发现电流表示数变大,电压表示数却变小,产生这一现象的原因是:电压表与滑动变阻器并联;
由图知:电流表量程是0~0.6A,分度值是0.02A,电流表示数是0.3A,
该定值电阻阻值:R=$\frac{U}{I}$=$\frac{3V}{0.3A}$=10Ω;
(2)①连好电路,没闭合开关灯泡就发光,说明开关之前是闭合的,这是错误操作.
灯泡发出耀眼的光,说明电流很大,这是由于滑动变阻器没有调到最大阻值,这也是不允许的;
②灯泡在不同电压下,灯泡的明暗程度不同,灯丝的温度也就不同,小灯泡的阻值不同,其原因是灯丝的电阻随温度升高而增大;
【评估与交流】由于灯丝的电阻受温度的影响,所以求平均值无意义,不应设计“灯泡电阻平均值”一栏,故他们的说法是错误的.
故答案为:(1)②A;③电压表与滑动变阻器并联;④10;
(2)①A连接电路时,开关未断开;B连接电路时,滑片未滑到最大阻值处;
②灯丝的电阻随温度升高而增大;
【评估与交流】错误;灯泡电阻受温度影响是变化的,求平均值无意义.

点评 在求取电阻值时,如果所测的是小灯泡的灯丝,要知道它的阻值会随温度有一个较为明显的变化.

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