Question

2．小明用图甲所示的电路测量额定电压为2.5V的小灯泡电阻，图乙是小明未完成连接的实验电路．
（1）请你按照电路图，用笔画线代替导线，完成图乙中实验电路的连接．
（2）小明将电路连接正确后，闭合开关，调节变阻器的滑片，使小灯泡刚好正常发光，此时电流表的示数如图丙所示，电流表的读数是0.3A，小灯泡的阻值是8.3Ω（小数点后保留一位）；
（3）当电压值改变的时候，小灯泡的阻值变化（选填“变化”或“不变”）；
（4）小明又想测某未知电阻R_x的阻值，设计了如图丁所示电路（R₀为已知阻值的定值电阻），并设计了如下实验步骤，请帮他把缺少的步骤补全，并写出R_x的表达式．
实验步骤：
A．按照设计的电路图连接电路
B．断开S₂、闭合S₁记录电流表示数为I₁
C．断开S₁、闭合S₂记录电流表示数为I₂，表达式：R_x=$\frac{{I}_{1}{R}_{0}}{{I}_{2}}$．（用已知和测量的物理量的符号表示）
（5）小明设计完这个实验总觉得有点缺憾，你觉得这个实验设计的不足之处没有多次实验测量求平均值减小误差．

Answer 1

分析 （1）根据灯泡的额定电压确定电压表的量程且与灯泡并联，滑动变阻器按一上一下的原则串联在电路中；
（2）灯泡正常发光时的电压和额定电压相等，根据图丙电流表的量程和分度值读出示数，利用欧姆定律求出小灯泡的电阻；
（3）灯泡灯丝的电阻与温度有关；
（4）在没有电压表时，使定值电阻与待测电阻并联，根据开关的状态、电流表的示数以及欧姆定律得出定值电阻两端电压，然后根据欧姆定律的变形公式计算出被测电阻的阻值；
（5）测定值电阻阻值的实验中，应多次测量求平均值减小误差．

解答 解：（1）灯泡的额定电压为2.5V，则电压表的量程为0～3V，且与灯泡并联；
由甲图可知滑片左移时接入电路中的电阻变小，则图乙中滑动变阻器的左下方接线柱必须接入电路中，如下图所示：

（2）灯泡正常发光时的电压为2.5V，
图丙中，电流表测量程0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.3A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，小灯泡的电阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.3A}$≈8.3Ω；
（3）灯丝的电阻与温度有关，当电压改变的时候，灯丝的阻值变化；
（4）实验步骤：
A．按电路图连接电路．
B．断开S₂、闭合S₁记录电流表示数为I₁；
C．断开S₁、闭合S₂记录电流表示数为I₂；
由上知，U=I₁R₀，则R_x=$\frac{U}{{I}_{2}}$=$\frac{{I}_{1}{R}_{0}}{{I}_{2}}$；
（5）小明的这个实验设计的不足之处是：没有多次实验测量求平均值减小误差；
故答案为：
（1）如上图所示；
（2）0.3；8.3；
（3）变化；
（4）断开S₁、闭合S₂记录电流表示数为I₂；$\frac{{I}_{1}{R}_{0}}{{I}_{2}}$；
（5）没有多次实验测量求平均值减小误差．

点评 本题考查了电压表和滑动变阻器的连接、电流表的读数、欧姆定律的应用、灯丝电阻与温度的关系、安阻法测电阻等，涉及到的知识点较多，综合性强；连接电路时要注意实物图和电路图的对应性以及多次测量在不同实验中的作用．