Question

如图1是小明研究小灯泡电阻的实验电路图，如图2是根据实验数据绘出的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

 

端．该实验中，滑动变阻器的作用是保护电路和

 

．
（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

 

．
（3）小灯泡正常发光时，灯丝的电阻为

 

Ω．
（4）同桌小华想用小明的实验器材测未知电阻的阻值，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R₀、两只开关和若干导线．
①请你利用小华手边现有的器材，在右框中为小华设计一个测量未知电阻阻值的实验电路图（部分电路已画出）；
②写出R_x的表达式：R_x=

 

．

Answer 1

分析：（1）闭合开关前，滑动变阻器处于最大阻值处，保护电路．
移动滑片能改变电路总电阻，改变电路电流，能改变灯泡两端电压．
（2）灯不亮的故障可能是灯泡断路或短路．
灯泡短路，电路电阻减小，电路电流增大，电流表示数增大，电压表测导线电压，示数为0．
灯泡断路，电路断路，电路无电流，电流表示数为0，电压表串联在电路中测电源电压．
（3）从图象中找到灯泡在2V下的电流，根据R=

U

I

计算电阻．
（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．找电压相等列等式求解．

解答：解：（1）滑动变阻器接左半段，滑动变阻器滑片在b端接入电阻最大．
滑动变阻器在电路中保护电路，最主要的是通过改变连入电路的电阻，来改变电路电流，来改变灯泡两端电压．
（2）灯泡不亮，电流表无示数，电路断路．电压表有示数，电压表串联在电路中，测电源电压，所以灯泡断路．
（3）由图象知灯泡2V下的电流为0.5A．
所以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，所以，I₀ R₀=I_xR_x，
所以，R_x=

I0R0

Ix

．

故答案为：（1）b；（2）改变电路电阻从而改变L两端电压；（3）灯L被短路；（4）如图；

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．