Question

5．小娟利用图1所示的器材测量小灯泡的电阻，已知小灯泡正常工作时的电压为2.5V．

（1）请用笔画线代替导线将电压表正确接入电路．
（2）“用伏安法测电阻”的实验原理是R=$\frac{U}{I}$．
（3）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应调到左（选填“左”或“右”）端，电路连接正确后闭合开关，小娟发现小灯泡不亮、电压表无示数、电流表有示数，移动变阻器的滑片时，电流表的示数会变化，则故障原因可能是小灯泡短路（选填“断路”或“短路”）．
（4）故障排除后，小娟根据测得的数据绘制了小灯泡的电流随电压变化的图象（如图2所示）．由图象可知，小灯泡正常工作时的电阻是8.3Ω，当小灯泡两端的电压为1V时，小灯泡的电阻是5Ω，进一步分析图象可以发现小灯泡的电阻不断变化，这是因为灯丝的电阻随温度的升高而增大（选填“增大”或“减小”）．

Answer 1

分析 （1）根据正常工作时的电压确定电压表的量程，将电压表并联在灯泡两端．
（2）“用伏安法测电阻”的实验原理是R=$\frac{U}{I}$；
（3）闭合开关前，为保护电路的安全，应将滑片调到滑动变阻器的最大阻值处；电流表有示数，说明电路是通路，但小灯泡不亮、电压表无示数，可能是小灯泡短路引起的；
（4）由图象找出不同电压下的电流值，根据欧姆定律求出灯泡电阻，比较阻值即可得出灯泡电阻随温度的升高而增大，灯泡电阻不是定值．

解答 解：
（1）小灯泡正常工作时的电压为2.5V，则电压表的量程为0～3V，将电压表并联在灯泡两端，如图所示；

（2）“用伏安法测电阻”的实验原理是R=$\frac{U}{I}$；
（3）闭合开关前，为保护电路的安全，应将滑片调到滑动变阻器的最大阻值处，由图可知，应将滑片调到最左端；
电流表有示数，说明电路是通路，但小灯泡不亮、电压表无示数，则应该是与电压表并联的小灯泡短路引起的；
（4）由图2可知，小灯泡正常工作时（灯泡两端的电压为2.5V），对应的电流为I=0.3A；
则小灯泡正常工作时的电阻：R_L=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.3A}$≈8.3Ω，
当小灯泡两端的电压为1V时，对应的电流为I′=0.2A；
此时小灯泡的电阻：R_L′=$\frac{U′}{I′}$=$\frac{1V}{0.2A}$=5Ω，
根据两组电压和电流计算出的灯丝电阻，相差较大，这是因为灯丝的电阻随温度的升高而增大，灯丝的电阻不是一个定值．
故答案为：（1）如上图所示；（2）R=$\frac{U}{I}$；（3）左；短路；（3）8.3；5；增大．

点评 本题考查了实物电路的连接、实验的注意事项、滑动变阻器的调节、故障的分析、图象的分析等问题，是伏安法测电阻实验的常考内容．