题目内容

4．在用“伏安法”测量电阻的实验中，某同学选用了如图所示的实验器材．其中待测电阻R的阻值约为10Ω，滑动变阻器的最大阻值为20Ω，电源由3节新的标准的干电池串联而成．
（1）该同学已将图中的部分器材连接好了，请你用笔画线代替导线将电路连接完整，以便继续进行实验．
（2）在连接电路的过程中，开关应处于断开，在闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于最左端（选填“左”或“右”）．
（3）连接好电路后，如果闭合开关发现电压表示数约为1.5V，但无论怎样移动滑片，电流表、电压表的示数都不变，则在连接电路时出现的错误可能是D；如果开关闭合后出现电压表示数为零，但无论怎样移动滑片，电压表的示数都不变则出现故障的原因为A．
A．电阻短路  B．滑动变阻器连接CD  C．电阻断路  D．滑动变阻器连接AB
（4）纠正错误后，移动滑片，将所测得的4组数据记录在表一中，四组数据中有一组数据明显错误，错误的数据是第四组，错误的原因可能为看错了电流表的量程，修正错误数据后所测得的待测电阻R的值为10Ω．
表一：第一组第二组第三组第四组
电压/V1.21.82.02.6
电流/A0.120.180.201.3
（5）另一位同学将待测电阻R换为额定电压为2.5V的小灯泡，利用伏安法来测量灯泡的电阻和额定功率．实验中测出了5组数据并记录在表二中，他的读数和记录都没问题，但仔细分析他的数据发现，该同学在连接实验电路时出了错误，你认为其错误可能是电压表并联在滑动变阻器两端；
利用该同学的实验数据，可算出灯泡正常发光时的电阻为10Ω； 该灯泡的额定功率为0.625 W．
表二：第一组第二组第三组第四组第五组
电压/V3.02.72.42.01.7
电流/A0.200.220.240.250.26

分析 （1）由电路图连实物图：从电源正极开始，按电流方向，依次连接开关、滑动变阻器、电阻和电流表，到电源负极，最后将电流表串联联在电阻两端．
（2）在闭合开关S前，为了保护电路，应使滑动变阻器接入阻值处于最大阻值处；
（3）滑动变阻器要接一上一下两个接线柱，如果滑动变阻器同时接下面两个接线柱，滑动变阻器阻值全部接入电路，成为定值电阻，电路电阻很大，电流很小；电压表示数为零，可能是由电路断路或灯泡短路造成的，根据故障现象分析电路故障原因；
（4）根据表中数据可以看出第三次实验中的电流值错误，根据电流的变化规律以及电流表量程间的关系得出正确数值，由欧姆定律求得电阻值；
（5）电路中电流越大，说明电路中电阻越小，电压变小，说明电压表接在滑动变阻器两端；由串联电压的特点得出额定电流，由欧姆定律可求电阻，P=UI可求额定功率．

解答 解：
（1）将电压表并联在电阻两端，电流表串联在电路中，电路中的最大电流I=$\frac{U}{R}$=$\frac{4.5V}{10Ω}$=0.45A，故电流表选0～0.6A量程，“0.6”接线柱与定值电阻的左端相连，定值电阻的右端与滑动变阻器的C端相连；
实物图如下：

（2）为了保护电路，在连接电路时开关应断开；在闭合开关S前，应使滑动变阻器接入阻值处于最大阻值处，即变阻器的左端；
（3）如果滑动变阻器同时接下面两个接线柱A、B，滑动变阻器阻值全部接入电路，滑动变阻器被成为定值电阻，无论怎样移动滑动变阻器的滑片，电表示数都不变，而且电压表示数约为1.5V，由滑动变阻器连接AB造成的，故选D；
如果开关闭合后出现电压表示数为零，但无论怎样移动滑片，电压表的示数都不变，说明电压表并联电路之外电路存在断路或并联部分电路短路，由所给选项综合分析可知，与电压表并联的电阻短路，故选A；
（4）根据表中数据可知，第四组的电流值错误，根据电流的变化规律可得，正确电流为0.26A，而错误数值正好为正确值的五倍，因此导致错误的原因是读数时看错了电流表的量程；
待测电阻R的值，R=$\frac{U}{I}$=$\frac{1.2V}{0.12A}$=10Ω；
（5）由表格数据横向比较可知，电路中电流增大，说明变阻器接入电路的阻值减小，变阻器两端的电压减小，而电压表示数也减小，由此说明电压表接在滑动变阻器两端；
当电压表示数为2V时，由串联电路电压的特点，灯泡两端的电压：UL=U-U滑=4.5V-2V=2.5V，
对照表格数据可得，灯泡的额定电流I额=0.25A，
灯泡正常发光时的电阻：RL=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{2.5V}{0.25A}$=10Ω；
灯泡的额定功率：P=UI=2.5V×0.25A=0.625W．
故答案为：（1）如上图所示；（2）断开； 左； （3）D； A； （4）四； 看错了电流表的量程； 10；
（5）电压表并联在滑动变阻器两端；  10； 0.625．

点评 本题考查了电压表、电流表的连接和故障判断、欧姆定律的计算、电功率计算以及分析数据的能力，涉及的知识点较多，但都是基本内容，平时实验时一定要注意．

练习册系列答案
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物质质量/g初始温度/℃加热时间/min最后温度/℃
水6020645
食用油6020668
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A、Rx断路B、Rx短路C、电流表断路
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电压U/V1.52.0
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电阻Rx/Ω5.04.8
电阻Rx的平均值/Ω
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