题目内容

8．小丽同学手里有一个标有“3.8V”字样小灯泡，她想知道小灯泡正常工作时的电阻，于是在学校实验室找来一些器材连接了如图甲所示的实验电路，电源电压恒定不变．

（1）小丽测小灯泡电阻的实验原理是R=$\frac{U}{I}$．
（2）请你用笔画线代替导线，将图甲中的实物连接完整（要求滑片向右移动灯泡变亮），
（3）闭合开关，移动滑动变阻器滑片，她发现灯泡始终不亮，电流表有示数，电压表没有示数，其故障原因是灯泡短路．
（4）故障排除后，调节滑动变阻器使小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，示数为0.38A，小灯泡正常工作时的电阻是10Ω．
（5）完成实验后，小丽发现同桌小明的电流表坏了，她就向老师要了一个已知阻值为R0的定值电阻和一个单刀双掷开关，借助部分现有的实验器材，设计了如图丙所示的实验电路，也测出了小灯泡的正常发光的电阻，请你帮她完成下列实验步骤：
①连接好实验电路，闭合开关S1，将开关S2拨到触点2（选填“1”或“2”），移动滑片，使电压表的示数为3.8V．
②保持滑片的位置不动，再将开关S2拨到触点1（选填“1”或“2”），读出电压表的示数为U．
③小灯泡正常发光时电阻的表达式为R=$\frac{3.8V}{U-3.8V}$•R0（用已知量和测量量表示）．

分析 （1）测电阻的原理是R=$\frac{U}{I}$；
（2）本实验中灯泡与滑动变阻器串联，根据滑片向右移动灯泡变亮确定变阻器接线柱，电压表测灯泡两端电压；
（3）电流表有示数说明电路通路，电压表无示数且灯泡不亮，说明电压表并联部分短路；
（4）根据电流表的量程和分度值读出示数，灯泡正常发光时的电压和额定电压相等，根据欧姆定律求出灯泡正常发光时的电阻；
（5）由丙图可知：没有电流表的情况下，利用定值电阻和电压表代替电流表与灯泡串联，首先使灯泡两端的电压等于3.8V，然后测出此时R0和L的总电压，便可求出电路中的电流，根据R=$\frac{U}{I}$计算出灯泡正常发光时电阻．

解答 解：
（1）测灯泡电阻实验的原理是：R=$\frac{U}{I}$；
（2）实验中电流表、灯泡、滑动变阻器串联，滑片向右移动灯泡变亮，所以应将变阻器右下接线柱接入电路中，滑动变阻器并联在灯泡两端，如图所示：

（3）闭合开关，移动滑动变阻器滑片，发现灯泡始终不亮，电流表有示数，说明电路是通路，电压表无示数，说明电压表并联部分短路，即灯泡短路；
（4）灯泡正常发光时的电压为3.8V，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.38A，
则灯泡的电阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{3.8V}{0.38A}$=10Ω；
（5）①灯泡的额定电压为3.8V，闭合开关S1、S2接2，调节滑动变阻器，使电压表示数为3.8V，灯泡正常发光；
②保持滑动变阻器滑片位置不变，S2接1，读出电压表示数U．
③由串联电路特点和欧姆定律可得通过灯泡的电流：
I=IR=I0=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$=$\frac{U-3.8V}{{R}_{0}}$，
所以灯泡的电阻：R=$\frac{{U}_{额}}{I}$=$\frac{3.8V}{\frac{U-3.8V}{{R}_{0}}}$=$\frac{3.8V}{U-3.8V}$•R0．
故答案为：（1）R=$\frac{U}{I}$；（2）见上图；（3）灯泡短路；（4）0.38；10；（5）2；3.8；1；$\frac{3.8V}{U-3.8V}$•R0．

点评 本题考查了伏安法测电阻的原理和实物电路图的连接、电路故障的判断、电流表的读数、欧姆定律的应用等．最后一问实验设计是本题的难点，关键是能利用电压表与已知阻值的电阻结合，根据电路特点达到测电流的目的．

练习册系列答案
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A．肉中的水会结冰     B．库内的水蒸气凝华附在肉上  
C．肉中的冰会熔化     D．肉中的水会蒸发．
19．小刚同学想用电流表、电压表测量一段电阻丝R的电阻，他已连接了部分电路，如图甲所示，请你接着完成下列步骤：
（1）根据第（3）问，用笔画线代替导线，将电路补画完整．
（2）开关闭合前，滑动变阻器的滑片应滑至使变阻器电阻最大（选填“最大”、“最小）位置．
（3）当电压表示数为3.6V时，电流表的示数如图乙所示，这时电路中的电流是0.3A，电阻丝的电阻为12Ω．小刚通过改变被测电阻两端的电压，共测得三组对应的电压值和电流值，最后算出电阻．的平均值，这样做的目的是减小误差．
（4）不改变上面连好的电路，用此电路还可以完成的实验是：
A：电流与电压关系；
B：电流与电阻的关系．
（5）若将上面实验中的定值电阻R换成小灯泡，在多次测电阻的过程中，发现当电压表的示数增大时，电压表与电流表示数的比值将变大，这个现象说明了：灯丝电阻随温度的升高而增大．
16．下列关于机械效率的说法中正确的是（　　）
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13．阿林同学对一正常工作电压为2.5V的小灯泡的电阻进行了测量，下表是他测出、算出的相关数据，请你认真分析从中选出正确的选项（　　）
次数U/VI/AR/Ω电阻平均值/Ω
12.90.2611.2R
=$\frac{（11.2+7.8+6.3）}{3}$
=8.43
22.50.327.8
31.20.196.3
4000
A．表格设计有错误，不需要平均值这一栏
B．分析得出：灯丝的电阻随电压增大而增大，灯丝正常工作的电阻为8.43Ω
C．第4次算出的电阻值是正确的
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