Question

8．某实验小组测定小灯泡正常发光时的电阻，部分己经连好的电路如图1所示，已知小灯泡的额定电压为2.5V．

（1）请根据图2所示实验电路图，用笔画线代替导线，将图1中的实物图连接完整；
（2）若该小组同学连好电路并闭合开关后，发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片P，小灯泡均很亮，且亮度不变，造成这一现象的原因是滑动变阻器的上面两个接线柱同时接入了电路．
（3）正确连接电路后，继续进行实验，当小灯泡正常发光时，电流表的示数如图3所示为0.3A，则被测小灯泡正常发光时的电阻为8.3Ω．
（4）另一实验小组同学实验时发现桌上没有电流表，却多了一个滑动变阻器R₀（最大阻值用R₀表示），他设计如图4所示电路，也测出了小灯泡在U₀=2.5V时的电阻，请补全下列步骤．
①闭合开关，先调节滑动变阻器R₀（选填“R₀”或“R”）的滑片到最左端（选填“左”或“右”），再调节另一滑动变阻器的滑片，直到电压表示数为U₀．
②接着调节变阻器R₀的滑片到最右端，读出这时电压表的示数，用U表示．
③小灯泡正常发光时电阻的表达式R=$\frac{{U}_{0}}{U{-U}_{0}}$R₀（用U、U₀、R₀字母表示）．

Answer 1

分析 （1）由图3知，电流表选用小量程串联在电路中；
（2）无论怎样移动滑动变阻器的滑片P，小灯泡均很亮，说明电路为通路，且电路中电流很大，且亮度不变，则变阻器没有变阻的作用，据此分析原因；
（3）根据电流表的量程和分度值读出示数，利用欧姆定律求出灯泡的电阻；
（4）由电路图可知，R₀的滑片位于左端时，电压表测灯泡两端的电压，调节滑动变阻器R使电压表的示数为2.5V，然后保持R接入电路中的电阻不变，调节R₀的滑片使其接入电路中的电阻最大，电压表测灯泡和R₀两端的电压之和，根据串联电路的电压特点求出R₀两端的电压，根据欧姆定律求出电路中的电流，由欧姆定律求电阻．

解答 解：（1）由图3知，电流表选用小量程串联在电路中，如下所示：

（2）若该小组同学连好电路并闭合开关后，发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片P，小灯泡均很亮，说明电路为通路，且电路中电流很大，且亮度不变，则变阻器没有变阻的作用，造成这一现象的原因是：滑动变阻器的上面两个接线柱同时接入了电路；
（3）由图3可知，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.3A，
则灯泡的电阻R=$\frac{U}{I}=\frac{2.5V}{0.3A}$≈8.3Ω；
（4）实验步骤：
①闭合开关，先调节滑动变阻器R₀的滑片到最左端，再调节另一滑动变阻器的滑片，直到电压表示数为2.5V时为止；
②接着调节变阻器R₀的滑片到最右端，读出这时电压表的示数为U；
③因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，R₀两端的电压U_R0=U-U₀，
因串联电路中各处的电流相等，
所以，电路中的电流I=$\frac{{U}_{R0}}{{R}_{0}}$=$\frac{U-{U}_{0}}{{R}_{0}}$，
小灯泡正常发光时的电阻R=$\frac{{U}_{0}}{I}=\frac{{U}_{0}}{\frac{U{-U}_{0}}{{R}_{0}}}$=$\frac{{U}_{0}}{U{-U}_{0}}$R₀．
故答案为：（1）电路图如上图；  （2）滑动变阻器的上面两个接线柱同时接入了电路； 
 （3）0.3；8.3；（4）①R₀；左；电压表示数为U₀；②调节变阻器R₀的滑片到最右端；③$\frac{{U}_{0}}{U{-U}_{0}}$R₀．

点评 本题小灯泡正常发光时的电阻，考查电路的连接、反常现象的分析、电阻计算及设计实验方案的能力．