题目内容

8．小亮和小雨在“探究小灯泡电阻”的实验中，要用小灯泡的额定电压为2.5V，电阻约为10Ω．

（1）如图1所示是小亮连接的实验电路，其中有一根导线连接错误，请你在错误的导线上画“×”，并在图中改正（导线不许交叉）．
（2）以上故障排除后，再闭合开关，发现小灯泡仍不亮，但电流表和电压表均有示数，接下来他应进行的操作是：向左移动滑动变阻器的滑片．
（3）小雨想利用如图2所示的电路测量未知电阻Rx的大小（R0阻值已知）．下面是他的实验过程，请你帮他完成实验．
①闭合开关S和S1，断开S2，读出此时电压表的示数为U1．
②闭合开关S和S2，断开S1，读出此时电压表的示数为U2．
③未知电阻阻值的表达式为：Rx=$\frac{{U}_{1}-{U}_{2}}{{U}_{2}}$R0．
④实验后小雨又将开关S2换成了一个电压表，当闭合开关S和S1时，发现电路中两个电压表的指针偏转角度相同．如果R0=10OΩ且Rx≠R0，则Rx=25Ω．

分析 （1）根据电压表与灯泡并联即可判断；
（2）电流表和电压表均有示数，说明电路完好，则是由于小灯泡功率太小造成的；
（3）分别测出电阻两端的电压及总电压，根据公式I=$\frac{U}{R}$计算出通过R0的电流，便可得知通过Rx的电流，根据串联电路的电压规律计算出待测电阻两端的电压，便可根据R=$\frac{U}{I}$求出Rx的值．

解答 解：（1）电压表应与灯泡并联，滑动变阻器应与灯泡串联，如图所示：

（2）故障排除后，闭合开关，小灯泡仍不亮，但电流表和电压表均有示数，这说明电路中未发生断路，小灯泡也未短路，则可能是滑动变阻器的阻值太大，造成灯泡的实际功率太小，所以应该减小滑动变阻器的阻值，将滑片向左移动；
（3）①闭合开关S和S1，断开S2，电压表测量Rx和R0的总电压，所以U总=U1；
②闭合开关S和S2，断开S1，则电压表测量R0两端的电压，则R0两端的电压为U2；
③根据串联电路的总电压等于各分电阻两端的总电压可知：Ux=U1-U2，
所以，Ix=I0=$\frac{{U}_{2}}{{R}_{0}}$，
则由I=$\frac{U}{R}$可得：
Rx=$\frac{{U}_{x}}{{I}_{x}}$=$\frac{{U}_{1}-{U}_{2}}{\frac{{U}_{2}}{{R}_{0}}}$=$\frac{{U}_{1}-{U}_{2}}{{U}_{2}}$R0；
④若将S2换成电压表，当闭合开关S和S1时，两块电压表分别测量R0和Rx的总电压及Rx两端的电压，又两个电压表的指针偏转角度相同，所以
U总=5Ux，U0=4Ux，
即U0：Ux=4：1，
根据串分压的知识，则R0：Rx=4：1，
所以Rx=$\frac{1}{4}$R0=$\frac{1}{4}$×100Ω=25Ω
故答案为：（1）见上图；（2）向左移动滑动变阻器的滑片；（3）②闭合开关S和S2，断开S1；③$\frac{{U}_{1}-{U}_{2}}{{U}_{2}}$R0；④25．

点评 此题是“探究小灯泡电阻”的实验，考查了电路的连接，电路故障的分析，同时考查了串分压的知识及欧姆定律的应用，难度较大．

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3．在“用伏安法测小灯泡电阻”的实验中，待测小灯泡为“2.5V*W”．

（1）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应滑至A（选填“A”或“B”）端．
（2）请你用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整．
（3）在正确的连接好电路后，某次测量中电流表的示数为0.20A，为测得额定电压下的灯丝电阻，滑动变阻器滑片P应向右（选填“左”或“右”）端滑动．
（4）从图象乙还可以看出，小灯泡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温度越高，电阻越大．分析图象可知，小灯泡正常工作时的灯丝电阻为10Ω．正常工作时的功率为0.625W．
（5）实验时闭合开关，两表均有示数，若将小灯泡取走，电压表有示数，电流表无示数（两空均选填“有”或“无”）．
13．为探究导体中的电流与电阻的关系，实验室提供的器材有：电源（电压恒为6V）、电流表、电压表、五个定值电阻（阻值分别为6Ω、8Ω、12Ω、16Ω、20Ω）、滑动变阻器（1A 20Ω）、开关、导线若干．

（1）请用笔画线代替导线，在图甲中把电路连接完整．
（2）电路连接后，小华将滑动变阻器的触头移至最左端，闭合开关时发现电压表的指针偏转超过其量程，电流表示数不为零，则他接下来应进行的操作中，最合理的是D．
A．立即将滑动变阻器的触头移至最右端
B．断开开关，将电压表接入电路的量程改为15V
C．断开开关，检查定值电阻是否发生断路
D．断开开关，检查滑动变阻器是否发生短路
（3）排除故障后，当定值电阻阻值为6Ω时，电压表的示数如图乙所示，其值为2.4V．若将定值电阻阻值换为8Ω时，则应将滑动变阻器的触头向左移动，才能完成第二组数据的测量．
（4）测量第三组数据时，小华想换用阻值为20Ω的定值电阻，你认为可行吗？不行．
若想完成接下来的实验，还可换用阻值为12Ω的定值电阻．
20．小龙做探究“电阻上的电流跟电压的关系”实验

（1）小龙同学连接实物电路如图甲所示，检查时他发现有一根导线连接有错误，请你在这根导线上画“×”，并用笔画线代替导线，画出正确的连线．（导线不得交叉）
（2）连接正确后，按实物图在图乙方框内画出电路图．
（3）小龙同学测得的实验数据如表所示：
 R=10Ω 电压U/V 1 2 3 4 5
 电流I/A 0.1 0.2 0.3 0.40.5 
根据数据，得出电流I、电压U的关系可以表述为：电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比．
（4）小龙做完实验后，用额定电压为2.5V的小灯泡替换了定值电阻，又做了“测量小灯泡的电功率”实验，测得实验数据如表：
 实验次数 1 2 3
 U/V 2.8 2.5 2.0
 I/A 0.26 0.250.22 
①小灯泡的额定功率为0.625W．
②他发现随滑动变阻器阻值的变大，灯变暗，小灯泡的亮度由实际功率决定．
③若闭合开关，发现电压表的指针向左边偏转，这是由于电压表的正负接线柱接反了．
④若实验时刚闭合开关，小灯泡就发出耀眼的光，则原因是滑动变阻器的滑片没有处于最大阻值处．
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