Question

图甲是小明研究小灯泡电阻的实验电路图，图乙是小华同学据实验数据绘出的U-I图．小灯泡标有“2V”字样，滑动变阻器R标有“20Ω 1A”字样．

（1）闭合开关前，小明应将滑动变阻器的滑片移到

b

端．该实验中，滑动变阻器的作用是保护电路和

改变灯泡两端的电压

；
（2）小明闭合开关后发现灯不亮，电流表有示数，电压表无示数，故障原因可能是

小灯泡短路

；
（3）小灯泡正常发光时，灯丝的电阻为

4Ω

；
（4）同桌小华想用小明的实验器材测未知电阻R_x的阻值，但他发现电压表已经损坏而无法使用，经过思考后，他从物理老师那里借采了一只定值电阻R_o、两只开关和若干导线．
①请你利用小华手边现有的器材，在右图方框内（图丙）为小华计一个测量未知电阻阻值的实验电路图．
②写出R_x的表达式：R_x=

I0R0

Ix

．

Answer 1

分析：（1）闭合开关前，滑动变阻器接入电路的阻值应为滑动变阻器的最大阻值；滑动变阻器在电路中一方面可以保护电路，另一方面可以改变灯泡两端的电压．
（2）电路故障分两类：短路和断路．电路短路时，短路部分无电压，电流大；电路断路时，断路部分无电流，电压大；
（3）由图乙所示U-I图象找出灯泡额定电压对应的电流，然后由欧姆定律求出灯泡的电阻；
（4）电压表损坏，只有电流表，利用已知定值电阻与未知电阻并联，两个开关单独控制一个支路，电流表在干路上，当一个支路独立工作时，测该支路电流，利用电压相等列等式求解．

解答：解：（1）由图甲可知，闭合开关前，滑动变阻器的滑片移到b端时滑动变阻器接入电路的阻值最大，因此应将滑动变阻器的滑片移到b端，该实验中，滑动变阻器的作用是保护电路和改变灯泡两端的电压．
（2）电压表无示数，说明电路断路或灯泡短路，电流表有示数，说明电路是通路，灯泡不发光，则该故障的原因可能是小灯泡发生了短路；
（3）由图乙所示U-I图象可知，灯泡额定电压U=2V对应的电流I=0.5A，
根据欧姆定律可得，灯丝电阻R=

U

I

=

2V

0.5A

=4Ω；
（4）把已知定值电阻R₀与未知电阻R_x并联，每个支路各有一个开关单独控制，电流表在干路上，

单独闭合一个支路，分别测R₀与R_x中的电流I₀和I_x．
根据并联电路电压相等可得：
I₀ R₀=I_xR_x，
所以，R_x=

I0R0

Ix

．
故答案为：
（1）b；改变灯泡两端的电压；
（2）小灯泡短路；
（3）4Ω；
（4）①如上图所示；②

I0R0

Ix

．

点评：没有电压表，利用定值电阻和电流表以及其他元件测量电阻的阻值时，一般设计成并联电路，找电压相等列等式求出被测电阻；没有电流表，利用电压表和定值电阻以及其他元件测量电阻的阻值时，一般设计成串联电路，找电流相等列等式求出被测电阻．