Question

4．在“测量小灯泡的电阻”实验中，有如下器材：电压表、电流表、开关、电压为6V的电源、额定电压是4.5V的小灯泡、标有“20Ω1.5A”的滑动变阻器，导线若干．

（1）请完成如图1所示实验电路的连接，要求：滑片向右移动时灯变亮．
（2）甲组同学连接好最后一根导线，灯泡立即发出明亮耀眼的光并很快熄灭．检査后，发现连线正确，请你找出实验中两个操作不当之处：
①连接电路时没断开开关；②滑动变阻器没调到最大阻值．
（3）乙组同学闭合开关后，发现小灯泡不亮，但电流表有示数．接下来应进行的操作是C
A．更换小灯泡
B．检査电路是否断路
C．移动滑动变阻器滑片，观察小灯泡是否发光
（4）在某次实验过程中，闭合开关后电流表和电压表的示数如图2所示，灯泡的阻值是15Ω．
（5）某同学测量小灯泡电阻时，正确连接电路并记录了数据如表．请你根据所学知识判断他处理数据的错误之处在于求平均电阻，原因灯泡电阻随温度的变化而变化，求灯泡电阻的平均值没有意义．．

I/A	U/W	亮度	R/Ω	测量结果
0.2	2	很暗	10	$\begin{array}{l}{R_{平均}}=\frac{{{R_1}+{R_2}+{R_3}}}{3}\\=\frac{10+12+15}{3}\end{array}$ =12.3Ω
0.25	3	较亮	12
0.3	4.5	很亮	15

Answer 1

分析 （1）根据灯泡的额定电压选择电压表的量程；连线时注意滑动变阻器的接法．
（2）连接完最后一根导线，灯泡立即发出明亮耀眼的光，说明连接完最后一根导线，电路立即接通且电路电阻阻值很小，可从连接电路的注意事项入手分析原因．
（3）乙组同学闭合开关后，发现小灯泡不亮，但电流表有示数，!说明电路是通路，不用更换灯泡，也不用检查电路是否断路，可能是连入电阻太大，电路中电流太小所致，分析电阻过大的原因，然后进行下一步操作．
（4）根据电流表、电压表的量程和分度值，读出电压和电流计算出电阻．
（5）灯泡电阻丝的温度随灯泡电压的变化而变化，灯泡阻值随温度的变化而变化；求灯泡不同电压下电阻的平均值没有意义，实验中处理数据的过程是错误的．

解答 解：（1）由题意知灯泡的额定电压是4.5V，故电压表的量程为0-15V，滑动变阻器接一上一下两个接线柱，滑片向右移动时灯变亮，故接右下接线柱，电路图如图所示．

（2）为保护电路，连接实物图时应：①断开开关，②滑动变阻器的滑片要调到使连入电路的电阻为最大的位置． 甲组同学连接好最后一根导线，灯泡立即发出明亮耀眼的光并很快熄灭，说明连完最后一根线，电路立即接通且电路电流较大，电路阻值太小，原因是：①连接电路时没断开开关；②滑动变阻器没调到最大阻值．
（3）乙组同学闭合开关后，电流表有示数，说明电路是通路，灯泡没坏，也不是断路，可能是连入电阻太大，电路中电流太小所致，下一步操作：移动滑动变阻器滑片，观察小灯泡是否发光，即应进行C项操作．
（4）电压表的量程为0-15V，分度值为0.1V，示数为4.5V；电流表的量程为0-0.6A，分度值为0.02A，示数为0.3A，R=$\frac{U}{I}$=$\frac{4.5V}{0.3A}$=15Ω．
（5）小灯泡的电阻值，随灯泡温度（亮度）变化而变化，不同温度下，灯泡的阻值不同，
求灯泡电阻阻值的平均值没有意义．
故答案为：（1）见上图；（2）①连接电路时没断开开关；②滑动变阻器没调到最大阻值；（3）C；（4）求平均电阻；灯泡电阻随温度的变化而变化，求灯泡电阻的平均值没有意义．

点评 （1）本实验题涉及实物图的连接、电路故障分析，对学生来说有一定难度；
（2）对与第三问的故障问题，在连接好电路，刚刚闭合开关时，灯泡不亮，可能是电流太小，可能是灯泡断路或短路．
先通过移动滑动变阻器滑片判断是通路还是故障，再由电流表示数判断是短路还是断路，再由电压表判断故障的具体位置．
（3）灯泡电阻随温度的变化而变化，不同温度下，灯泡的阻值不同，求灯泡阻值的平均值没有意义．