Question

18．在“测量小灯泡正常发光时的电阻”的实验中，小刚同学用一个电压表、一个电流表、一个开关、一个滑动变阻器、电压为6V的电源和额定电压为3.8V的小灯泡，设计了如图甲所示的电路．

（1）实验中需要依据图甲所示的电路图，将图乙所示器材进行连线，请用笔画线代替导线，请在答题纸上将图乙所示电路连接完整．
（2）连好电路闭合开关，发现电压表无示数，电流表有有示数，则故障可能是灯泡短路．
（3）正确连接好电路后，闭合开关，调节滑动变阻器，使电压表的示数为2.5V时小灯泡正常发光，电流表指针如图丙所示，此时，小灯泡的电阻约是12.67Ω．实验中滑动变阻器的作用是改变灯泡两端的电压和保护电路．
（4）小刚想在上述实验的基础上，进一步研究“一段电路中的电流跟电路两端电压的关系”，获得多组灯泡两端电压和电流的数据之后，发现电流与电压不成正比，请指出他的实验方法的不合理之处无法控制小灯泡电阻不变．

Answer 1

分析 （1）灯泡正常发光时的电压和额定电压相等，据此选择电压表的量程且与灯泡并联；电流表串联测通过灯泡的电流；
（2）电流表有示数说明电路是通路，电压表无示数可能是测量导线的电压、也可能与电压表连接的导线短断路；
（3）根据电流表的量程和分度值读出电流表的示数，根据欧姆定律求出此时灯泡的电阻；
（4）研究“一段电路中的电流跟电路两端电压的关系”时，应控制电阻的阻值不变，而灯泡的电阻会随温度的变化而变化．

解答 解：
（1）灯泡正常发光时的电压为3.8V，所以电压表的量程为0～15V，且与灯泡并联，电流表负接线柱与开关相连，如下图所示：

（2）连好电路闭合开关，发现电压表无示数，电流表有有示数，则故障可能是灯泡短路或电压表接线柱接触不良或与电压表连接的导线断了；
（3）使电压表的示数为3.8V时小灯泡正常发光，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，电流表的示数为0.3A，灯泡的电阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{3.8V}{0.3A}$≈12.67Ω，滑动变阻器的作用是改变灯泡两端的电压；
（4）灯泡的电阻与温度有关，研究“一段电路中的电流跟电路两端电压的关系”时，无法控制小灯泡电阻不变，故得不出电流与电压成正比的结论．
故答案为：（1）如上图所示；（2）灯泡短路；（3）2.5V；12.67Ω；改变灯泡两端的电压；（4）无法控制小灯泡电阻不变．

点评 本题考查了实物图的连接、电路故障的判断、电流表的读数和欧姆定律以及电功率的简单计算，关键是知道探究电流与电压关系时应控制电阻的阻值不变和知道灯泡的电阻与温度有关．