Question

8．如图甲所示，是利用伏安法测量小灯泡L的电阻的实验电路，已知L的额定电压为2.5V，滑动变阻器的最大阻值为R₀．

（1）请你用笔画线代替导线，把图甲的实物电路连接完整（要求导线不交叉、闭合开关后，变阻器滑片向右滑动时灯泡变亮）；
（2）闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片置于A（选填“A端”、“B端”或“AB正中间”）；
（3）移动滑片P，当小灯泡L正常发光时，发现电流表示数如图乙所示，则此时电流表的读数为0.3A，小灯泡的电阻为8.3Ω（保留一位小数）；
（4）实验操作时，因小灯泡L不慎损坏而出现断路，闭合开关后，电压表指针将明显偏转，此时向右移动滑片P，电压表指针将几乎不动．（选填“几乎不动”或“明显偏转”）
（5）拓展：在前面实验的基础上，将小灯泡更换为一个阻值未知的定值电阻R，且电源电压未知，电压表不能使用，为了粗略测量R的阻值，将滑片P置于A端时，电流表示数为I₁，当滑片P置于B端时，电流表示数为I₂，则R的表达式为R=$\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$R₀（用已知量的字母表示）．

Answer 1

分析 （1）根据灯的额定电压确定电压表的量程，根据变阻器滑片向右滑动时灯泡变亮，滑动变阻器滑片右边的电阻连入电路；
（2）由上面的连接，滑片应置于滑动变阻器阻值最大的位置；
（3）认清电流表小量程的分度值读数，根据欧姆定律求电阻；
（4）小灯泡L不慎损坏而出现断路，电压表串联在电路中，电压表分得的电压接近电源电压；
（5）分析电路图，P移至B端，滑动变阻器连入电阻为0，电路中只有R_x，根据欧姆定律可求电源电压；
P移至A端，滑动变阻器全连入，R₀和R_x串联，根据欧姆定律可求电源电压；
根据电源电压不变列方程求解．

解答 解：（1）L的额定电压为2.5V＜3V，电压表选用小量程；由变阻器滑片向右滑动时灯泡变亮，可知，灯的电压变大，变阻器的电压变小，由分压原理知，滑动变阻连入电路中的阻值应变小，所以，应将滑动变阻器滑片右边的电阻连入电路，如图所示：

（2）闭合开关前，滑片应置于滑动变阻器阻值最大的位置，所以，应将滑动变阻器的滑片置于A端；
（3）由图乙知，电流表选用小量程，分度值为0.02A，示数为0.3A，小灯泡L正常发光时对应的电阻值R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.3A}$≈8.3Ω；
（4）实验操作时，因小灯泡L不慎损坏而出现断路，则电压表串联在电路中，因其内阻比其它电路元件大的多，根据分压原理，其示数接近电源电压，其指针将发生明显偏转，移动滑片改变变阻器连入电路中的电阻时，电压表示数仍接近电源电压，指针几乎不动；
（5）P移至B端，滑动变阻器连入电阻为0，电路中只有R，
根据欧姆定律可得：
U=I₂R；-----①
P移至A端，滑动变阻器全连入，R₀和R串联，
根据欧姆定律可得：
U=I₁（R₀+R），----②
电源电压不变，由①②得：
I₂R=I₁（R₀+R），
解得：
R=$\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$R₀．
故答案为：（1）如上图；（2）A；（3）0.3；8.3；（4）明显偏转；几乎不动；（5）$\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$R₀．

点评 本题是伏安法测电阻的实验，考查了电路故障分析、电流表读数、实验数据分析等问题，这些都是电学实验的基础，也是重点，应熟练掌握．