题目内容
5．小海和小兰在“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）小海的实验过程如下：
①如图甲所示是小海连接的实验电路，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电路连接正确后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电压表的示数为0V，电流表有示数，产生这种现象的原因是：小灯泡短路．
③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．
④实验中小海设计的实验记录表格如表．请你找出表格中的问题：设计了电阻平均值一栏；小海又根据实验数据绘制成了U-I图象如图乙．根据该图象提供的信息，可计算出小灯泡正常发光时的电阻是12.5Ω．
| 实验次数 | 电压/V | 电流/A | 电阻/Ω | 电阻平均值/Ω |
| 1 | ||||
| 2 | ||||
| 3 |
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=$\frac{{U}_{1}-{U}_{2}}{{U}_{2}}•{R}_{0}$
④实验后小兰又将开关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）①掌握电压表的连接，应与灯泡并联；
②小灯泡不亮，可能是断路或短路或实际功率太小，根据电压表和电流表的示数情况进行分析；
③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；
④根据灯丝的电阻随温度的升高而增大来进行分析；
根据图象确定额定电流，根据R=$\frac{U}{I}$计算出电阻值；
（2）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）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小灯泡不亮，电压表的示数为0V，电流表有示数，则可能是灯泡短路造成的；
③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；
④灯丝的电阻与温度有关，所以不同电压下的电阻不同，不应该设置电阻的平均值一栏；
图象知，当灯泡两端的电压为2.5V时，灯泡中的电流大约等于0.2A，则R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.2A}$=12.5Ω；
（2）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，所以U0=U2；
③Ux=U1-U2，Ix=I0=$\frac{{U}_{2}}{{R}_{0}}$，则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）①见上图；②小灯泡短路；③向左移动滑动变阻器的滑片；④设计了电阻平均值一栏； 12.5；（2）②闭合开关S和S2，断开S1；③$\frac{{U}_{1}-{U}_{2}}{{U}_{2}}•{R}_{0}$；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．
| A． | 任何物体温度升高时，振动发出的声音音调都会变高 | |
| B． | 香火使钟周围的空气温度升高，传声效果越来越好 | |
| C． | 香火使钟的温度升高．材料的微观结构发生变化，钟振动频率改变 | |
| D． | 香火使振动的振幅加大，使声音响度变大 |
如图所示，一个底面积为1×10-2m2的足够深的柱形容器内的水面上漂浮着一个圆柱形木块，木块重6N，密度为0.6×103kg/m3，底面积为5×10-3m2．求：
（1）这种方法叫伏安法测电阻．
（2）原理：R=$\frac{U}{I}$．
（3）图中甲应是电流表，乙应是电压表．
（4）为了减小误差，电压表选用0-3V量程，若待测电阻为10Ω，则变阻器接入电路的阻值不得小于10Ω．
（5）根据要求连接实物图，要求当滑片P向左滑动时电流表示数变大，连接电路时，开关应断开，滑片P应放在B处．（填字母）
（6）根据电流表和电压表的数据如图丙所示，请填入表格．
| 电压（V） | 电流（A） | 电阻（Ω） |
（8）如果实验中电流表坏了，请你利用电路完成该实验，你的主要操作步骤是：
①按照电路图连接电路闭合开关，用电压表测出待测电阻Rx两端的电压Ux
②断开开关，把电压表并联在定值电阻R0两端；闭合开关，用电压表测出定值电阻R0两端的电压U，R=$\frac{{U}_{x}}{{U}_{0}}$•R0．
（9）实验过程中，一些小组发生了现象，请你分析原因：
（a）闭合开关，电流报和电压表都没有示数滑动变阻器断路
（b）闭合开关，电流表几乎无示数，电压表却有明显的偏移灯泡断路
（c）闭合开关，发现电流表和电压表的示数都很小滑动变阻器的阻值太大
（d）移动滑动变阻器时，电路表或者电压表示数没有改变滑动变阻器接两上或两下
（10）此电路能不能测约几百欧的电阻阻值？为什么？不能，因为电阻太大，电流太小，无法测量．
在研究电流电阻与电压的关系时，同学们设计了甲、乙两种方案进行实验．（如图所示）
给一定质量的水加热，水的温度与时间的关系图象如图中（a）所示，若其他条件不变，仅将水的质量增加，则水的温度与时间的关系图象是（c），若改变什么因素后图象变成（d），因素1：增加水的质量；因素2：减小液面上方的大气压强．