Question

20．小明用如图1所示的电路图测小灯泡电阻．（已知电源电压3V，待测小灯泡额定电压为2.5V）

猜想	电压表示数	电流表示数
灯泡断路
灯泡短路

（1）当开关闭合后，发现小灯泡不亮，经过分析，他猜想了一些可能的原因，如表．请根据小明的猜想，在表中写出相应的电压表和电流表的示数情况（有无示数）．
（2）故障排除后，小明移动滑动变阻器的滑片，记录多组小灯泡两端不同的电压及对应的通过小灯泡的电流值，根据这些数据在坐标纸上绘制出了通过小灯泡的电流随其两端电压变化关系的图象（如图2所示）．分析图象可知，小灯泡正常工作时的灯丝电阻为10Ω．
（3）从图象还可以看出，小灯泡灯丝的电阻随电压的增大逐渐变大（选填“变大”或“变小”），从物理学角度分析，造成这一现象的原因是灯丝电阻随温度的升高而变大．
（4）实验中测出了小灯泡在多次不同电压下的灯丝电阻，有些同学认为可以进一步求出它们的平均值以减小误差．你是否同意他们的观点？请说明理由．

Answer 1

分析 （1）灯泡断路时，电压表串联在电路中，根据欧姆定律确定电流表的示数，根据分压原理确定电压表示数；
灯泡短路时，电压表与导线并联，电压表示数为0；电路总电阻减小，电路电流比正常值偏大；
（2）根据小灯泡额定电压为2.5V时，读出图象中对应的电流数值，利用欧姆定律公式变形可求得小灯泡正常工作时的灯丝电阻；
（3）根据图象由欧姆定律求出在不同电压下的电阻大小，比较数据得出结论；从温度对电阻的影响分析原因．
（4）灯丝温度不同时电阻不同，利用多次测量求平均值的方法来减小误差没有意义

解答 解：（1）灯泡断路时，电压表串联在电路中，因电压表内阻很大，根据欧姆定律，电流中几乎没有电流，电流表无示数；根据分压原理，电压表分得电源的绝大部分电压，电压表示数接近电源电压；
灯泡短路时，相当于电压表与导线并联，电压表示数为0；电路总电阻减小，根据欧姆定律，电路电流比正常值偏大；
（2）由图象可知，小灯泡额定电压为2.5V时，电流为0.25A，此时的电阻大小R=$\frac{U}{I}=\frac{2.5V}{0.25A}$=10Ω；
（3）由图象知，当电压分别为0.5V、1.5V、2.5V时，对应的电流大小分别为0.1A、0.2A、0.25A，根据R=$\frac{U}{I}$分别求出对应的电阻大小为5Ω、7.5Ω、10Ω，所以得出的结论是，小灯泡灯丝的电阻随电压的增大逐渐而变大；
当电压增大时，通过的电流也相应增大，根据P=UI，灯的电功率也逐渐增大，灯丝的温度逐渐升高，由于灯丝电阻随温度的升高而增大，所以小灯泡灯丝的电阻随电压的增大逐渐变大．
（4）灯丝两端的电压越高，温度越高，电阻越大，将不同的电阻值求平均值的方法来减小误差没有意义；只有不变的定值电阻，才能采用多次测量求平均值，减小误差；
故答案为：（1）如下表所示：

猜想	电压表示数情况	电流表示数情况
灯泡断路	示数接近电源电压	无示数
灯泡短路	示数为0	比正常值偏大

（2）10；
（3）变大；灯丝电阻随温度升高而变大；
（4）不同意；因为温度越高，灯丝电阻越大．

点评 本题测小灯泡电阻，考查故障的分析、电阻的计算、影响电阻大小的因素、数据的处理等知识，综合性较强．