Question

19．在“测量小灯泡电阻”的实验中，已知电源电压为4.5V，小灯泡标有“3.8V”的字样．

（1）、小丽连接的实验电路如图1所示，其中有一条导线连接错误，请在错误的导线上画“×”，并用笔画线代替导线，画出正确的连接线．
（2）、闭合开关，接通电路后，电流表、电压表工作正常，示数均不为零．移动滑动变阻器滑片，发现电流表和电压表指针不随着发生变化，则可能的原因是滑动变阻器同时接入了上面的两接线柱或同时接入了下面的两接线柱．
（3）、改正电路后进行实验，测得某次实验结果如图2所示，此时电流表的示数为0.2A，电压表的示数为1.2V．
（4）、在实验（3）中，你认为该同学的实验操作有什么不妥电流表的量程选择过大？如何改进？选择0～0.6A量程接入电路
（5）、电路全部修改正确以后，小丽重新进行实验，记录的数据如上表所示，在获得第一组数据后，继续进行实验，滑动变阻器连入电路的阻值应逐渐增大（填“增大”或“减小”）．

实验序号	电压/V	电流/A	电阻/Ω
①	3.8	0.38
②	3.0	0.34
③	2.0	0.28
④	1.0	0.08

（6）、请结合你已有的知识对小丽的实验数据进行分析，可知第④组数据是错误的，你是如何判断出来的？灯丝电阻随温度的降低而减小
（7）、由计算可知小灯泡正常发光时的电阻是10Ω．
（8）、小丽完成实验整理好器材离开后，他的伙伴小刚接着做同样的实验，忽然发现电压表
“0～15V”档量程已损坏，小刚仍想测出小灯泡正常发光时的电阻，请你帮小刚设计一个电路，把电路图画在图3虚线框内．

Answer 1

分析 （1）电流表应串联在电路中，电压表应并联在灯泡两端，根据电表在电路中的接法分析电路图，找出错误并改正；
（2）要改变用电器两端电压，滑动变阻器必须采用“一上一下”的接法，串联在电路中；
（3）读取电流表、电压表示数时，首先要明确电表选择的量程和对应的分度值，读数时视线与指针所在刻度线相垂直；
（4）电流表的指针偏转太小，说明量程选择太大，改进的方法是换接小量程；
（5）由表中实验数据知，获得第1组数据后，灯泡两端的电压逐渐减小，根据串联电路特点判断滑动变阻器两端电压如何变化，进一步判断滑动变阻器接入电路的阻值如何变化；
（6）根据表中实验数据由欧姆定律判断灯泡电阻的变化，根据温度对灯泡电阻的影响分析答题．
（7）灯泡在额定电压下正常发光，由表中实验数据找出灯泡额定电压对应的电流，然后由欧姆定律求出灯泡正常发光时的电阻；
（8）伏安法测小灯泡电阻时，小灯泡与滑动变阻器串联，电流表测量电路中的电流，电压表测量灯泡两端电压，
由于电压表的0～15V量程已损坏，而0～3V量程完好，灯泡正常发光时，滑动变阻器两端电压为4.5V-3.8V=0.7V，因此将电压表并联在滑动变阻器两端．

解答 解：（1）由电路图知，电流表与灯泡并联，电压表串联在电路中，
电流表与电压表连接错误，电压表应与灯泡并联，电流表应串联在电路中，电路如图所示：

（2）闭合开关，接通电路后，电流表、电压表工作正常，示数均不为零．移动滑动变阻器滑片P发现电流表和电压表指针不随着发生变化，
说明滑动变阻器接入电路的电阻不变，可能的原因是：同时连接了上面的两个接线柱（相当于导线）或下面的两个接线柱（相当于在电路中串联了一个定值电阻）．
（3）由图知，电流表选择的量程为0～3A，对应的分度值为0.1A，指针在“0”后两个小格处，所以电流表的示数为2×0.1A=0.2A；
电压表选择的量程是0～3V，对应的分度值为0.1V，指针在“1”后面两个小格处，所以电压表的示数为1V+2×0.1V=1.2V．
（4）由图知，电流表指针偏转角度太小，原因是选择的量程太大，所以应该连接小量程．
（5）灯泡两端的电压逐渐减小，电源电压不变，与灯泡串联的滑动变阻器两端电压应逐渐增大，因此滑动变阻器接入电路的阻值应逐渐增大．
（6）灯泡实际功率随灯泡电压的减小而减小，灯泡功率减小，灯泡的温度降低，灯泡灯丝电阻随温度降低而减小，即随灯泡电压减小灯丝电阻应减小，
由表中实验数据知，当灯泡电压由2.0V降为1.0V时，灯泡电阻增大，这不符合实际，所以第④组实验数据错误．
（7）由表中实验数据知，灯泡额定电压U=3.8V，对应的电流I=0.38A，
由I=$\frac{U}{R}$得，灯泡正常发光时的电阻：
R=$\frac{U}{I}$=$\frac{3.8V}{0.38A}$=10Ω．
（8）使灯泡与滑动变阻器串联，电流表测量电路中的电流，电压表并联在滑动变阻器两端；
连接完电路时，移动滑动变阻器的滑片，当电压表的示数等于4.5V-3.8V=0.7V时，读出此时电流表的示数，然后根据R=$\frac{U}{I}$求出灯泡正常发光的电阻．
从电源正极依次串联开关、滑动变阻器、灯泡、电流表回到电源负极，电压表并联在滑动变阻器两端，如下图所示：

故答案为：（1）见上图；
（2）滑动变阻器同时接入了上面的两接线柱或同时接入了下面的两接线柱；
（3）0.2；1.2；
（4）电流表的量程选择过大；选择0～0.6A量程接入电路；
（5）增大；
（6）④；灯丝电阻随温度的降低而减小；
（7）10Ω；
（8）见上图．

点评 本题考查了电路连接错误分析及改正、滑动变阻器的调节、求灯泡正常发光时的电阻、实验数据分析等问题，涉及了实验题中的各项知识，对学生的知识掌握能力有了更高的要求，同时，该题又不同于以往的实验题，它既有对基础知识的考查，又有对知识的变通应用，特别是第（8）问，要灵活的运用串联电路的电压特点．