题目内容

12.在用“伏安法测量小灯泡的电阻”实验中,电源电压保持不变,小灯泡的额定电压为2.5V.
(1)如图甲所示,以笔画线代替导线将实物图连接完整(要求滑片向右移时灯泡亮度变亮);
(2)移动滑动变阻器的滑片使电压表示数为2.5V,电流表示数(如图乙所示)为0.2A,则小灯泡的灯丝电阻为12.5Ω;
(3)如果缺少电压表,小军发现利用两个电流表和一个已知阻值为10Ω的电阻R0,同样可以测出小灯泡的电阻,原理如图丙所示.闭合开关后,小军读出电流表A1的示数为I1,电流表A2的示数为I2,则小灯泡L两端的电压的表达式为(I1-I2)R0,电阻的表达式为$\frac{({I}_{1}-{I}_{2}){R}_{0}}{{I}_{2}}$.(用字母表示)(小灯泡的电阻不受温度影响)

分析 (1)电压表与灯泡并联,根据灯泡的额定电压判断电压表应选择的量程;
滑动变阻器向右滑动,小灯泡变亮,说明滑动变阻器接入电路阻值变小,故将滑动变阻器的右下接线柱接入电路;
(2)根据电流表的量程、分度值以及指针的位置读出电流表的示数,然后根据欧姆定律的变形公式求出灯泡的阻值;
(3)由并联电路特点可以求出流过定值电阻的电流,然后由U=IR可求出定值电阻两端,即电源电压;然后由欧姆定律求出定值电阻的阻值.

解答 解:(1)由图知,大部分电路已连接,只需要将电压表与灯泡并联即可,由于灯泡的额定电压为2.5V,则电压表选择0~3V量程;
滑片向右移时灯泡亮度变亮,说明滑动变阻器接入电路阻值变小,则使滑动变阻器的右下接线柱与灯泡的左接线柱相连,如下图所示:

(2)根据图乙可知,电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.2A;
由I=$\frac{U}{R}$可知,小灯泡的阻值:R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.2A}$=12.5Ω.
(3)由图可知:电阻R0与灯泡并联,电流表A1测量干路电流,电流表A2测量灯泡的电流;
由并联电路的特点知,流过定值电阻R0的电流I0=I1-I2,
由I=$\frac{U}{R}$可知,电源电压U=UL=U0=I0R0=(I1-I2)R0;
灯泡电阻RL=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{2}}$=$\frac{({I}_{1}-{I}_{2}){R}_{0}}{{I}_{2}}$.
故答案为:(1)如上图;(2)0.2;12.5;(3)(I1-I2)R0;$\frac{({I}_{1}-{I}_{2}){R}_{0}}{{I}_{2}}$.

点评 此题考查了伏安法测量电阻,包括实物图的连接和电流表的读数以及欧姆定律的应用,属于电学的重点实验,但难度不大.

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