Question

5．小明用图甲所示的电路测额定电压为2.5V的小灯泡电阻，图乙是小明未完成连接的实验电路．

（1）实验中电压表的量程为0-3V．
（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．闭合S2，断开S1，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）．

Answer 1

分析 （1）根据灯的额定电压确定电压表的量程；
（2）根据电流表小量程读数，根据欧姆定律求灯的电阻大小；
（3）灯丝的电阻随温度的变化而变化；
（4）在没有电压表的情况下，电流表和定值电阻R₀应起到电压表的作用，所以先只闭合开关S₁，测出通过
R₀的电流I₁，得到电源电压U；再只闭合S₂，测出通过R_x的电流I₂，根据欧姆定律求出R_x的值．

解答 解：（1）灯的额定电压为2.5V，所以电压表选用0-3V；
（2）电流表的小量程分度值为0.02A，示数为
0.3A，灯的电阻R═$\frac{U}{I}=\frac{2.5V}{0.3A}$=8.3Ω；
（3）当电压值改变的时候（如增大），通过灯的电流也随之改变（增大），根据P=UI，灯的功率也发生了改变（增大），灯的温度升高，根据灯丝的电阻随温度的改变（增大）而改变 （增大），所以小灯泡的阻值变化（增大）；
（4）在上面的分析基础上，实验步骤如下：
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．闭合S₂，断开S₁，记录电流表示数为I₂．
在B中，电源电压U=I₁R₀，在C中，通过R_x的电流为I₂，则R_x=$\frac{{{I}_{1}R}_{0}}{{I}_{2}}$．
故答案为：（1）0-3V；
（2）0.3；8.3；
（3）变化；
（4）C 闭合S₂，断开S₁，记录电流表示数为I₂；$\frac{{{I}_{1}R}_{0}}{{I}_{2}}$．

点评 本题用伏安法测电阻，考查量程的选择、电流表的读数、影响电阻大小的因素、电阻大小的计算及设计实验方案的能力，属于中等难度的题目．