Question

有一个额定电压为2.5V、用欧姆表测得阻值约为5Ω的小灯泡，小红同学为了知道其在各种电压下的阻值情况，选用了下列器材：电压为6V的电源、量程为0～3V的电压表、量程为0～0.6A的电流表、若干根导线、开关，还有两只滑动变阻器（A：10Ω、1A；B：20Ω、1A）供选用．
（1）小红应选用滑动变阻器______．（选填“A”或“B”）
（2）画出小红进行实验的电路图______．
（3）测量多组数据后，小红通过计算电阻值，发现各阻值相差较大，其中最大的是12.5Ω，最小的是5.8Ω，请你分析一下，产生这种情况的原因是______．
（4）小红最后用算出的这几次电阻值的平均值作为小灯泡的电阻值，你认为这是______的．（选填“合理”或“不合理”）

Answer 1

解：（1）假设选择A滑动变阻器与灯泡串联，
当滑动变阻器接入电路阻值最大时为10Ω，
∵=
∴==
∴灯泡两端的最小电压为U_最小=U=×6V=2V，
无法测量两端电压低于2V时灯泡的电阻；
假设选择B滑动变阻器与灯泡串联，
当滑动变阻器接入电路阻值最大时为20Ω，
∵=
∴==
∴灯泡两端的最小电压为U_最小=U=×6V=1.2V，
可以测量两端电压低于2V时灯泡的电阻．
因此选择B滑动变阻器．
（2）伏安法测小灯泡电阻的实验电路图如下：
（3）小灯泡的电阻值存在明显差异是因为灯丝电阻受温度的影响．
（4）不合理，因为灯丝电阻随着灯丝的温度变化而变化，不同电压时灯丝电阻不同不是由于误差造成的，计算电阻平均值无意义．
故答案为：
（1）B；
（2）电路图如下：

（3）灯丝电阻受温度的影响；
（4）不合理．
分析：（1）在串联电路中，用电器两端电压与其阻值成正比，已知灯泡大约阻值和两个滑动变阻器的最大阻值，根据电源电压一定得到灯泡两端电压的变化范围，据此判断滑动变阻器的规格．
（2）伏安法测灯泡电阻，电源、开关、灯泡、滑动变阻器、电流表串连接入电路，电压表与灯泡并联，据此画出实验电路图；根据实验电路图连接实物图，连线时要注意，电表正负接线柱不要接法，注意滑动变阻器的接法．
（3）当小灯泡中的电流值增大时，灯丝的温度会升高，其阻值增大．
（4）多次测量取平均值的目的是减小测量误差，能否取平均值作为测量的最终结果，需要根据测量数值的差异是否是由于存在误差造成的．
点评：本题考查了滑动变阻器规格的选择、电路图的设计、电阻与温度的关系以及对实验数据的正确处理，难点是根据灯泡额定电压和电源电压确定滑动变阻器规格和对实验结果的正确处理．