Question

10．如图1是“测量小灯泡的电阻”实验中设计的电路图，所用小灯泡标有“2.5V”字样，电源是两节干电池，电压表（量程0～15V、0～3V）；电流表（量程0～3A、0～0.6A）；
（1）该实验的原理是R=$\frac{U}{I}$．
（2）要使实验更加准确，电压表的量程应选择0～3V
（3）该组同学连接好电路的最后一根导线时，小灯泡立刻发光．导致上述现象不规范操作的原因是开关没有处于断开状态．
（4）若某次测量时电压表的示数为2V，电流表的示数如图1为0.2A，此时灯泡的电阻为10Ω．接着用这个电路测小灯泡的正常工作电阻，滑片应向左（选填“左”或“右”）移动．
（5）该组同学分别记录三组电压和电流值，通过计算发现灯丝电阻是不同的，他们还了解到其他组同学也得到类似的结果．出现这种结果的原因是灯丝电阻大小与温度有关
（6）小明同学想利用电压表，电流表、电源（电压未知）、不同开关、导线，（滑动变阻器最大阻值、R₁、R₂阻值已知），设计了测量未知电阻R_x的A、B、C三种实验电路，其中（图2）无法测出未知电阻R_x的是A．

Answer 1

分析 （1）伏安法测电阻的原理是欧姆定律的变形式；
（2）电压表的量程由灯泡的额定电压确定；
（3）连接电路时，开关未断开，连接完最后一根导线，电路会连通，烧坏元件．
（4）电流表读数：确定使用的量程，确定每一个大格和每一个小格各代表多少．
知道电压和电流，根据R=$\frac{U}{I}$计算电阻．
要测量灯泡的额定电压，增大灯泡的电压，增大灯泡电流，减小电路总电阻，减小滑动变阻器连入电路的电阻．
（5）从导体电阻大小的影响因素分析．
（6）要测量R_x的阻值，根据R=$\frac{U}{I}$可知，需知道被测电阻两端电压和通过的电流，据此分析．

解答 解：（1）该实验的原理是R=$\frac{U}{I}$；
（2）灯泡的额定电压为2.5V，电压表选择0～3V量程．
（3）连接电路时，开关处于断开状态，该组同学连接好电路的最后一根导线时，小灯泡立刻发光，说明开关没有处于断开状态；
（4）电流表使用的0～0.6A量程，每一个大格代表0.2A，每一个小格代表0.02A，电流为0.2A．
由I=$\frac{U}{R}$可得，R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2V}{0.2A}$=10Ω．
要测灯泡的额定功率，使灯泡电压从2V增大到2.5V，增大电路电流，减小总电阻，减小滑动变阻器连入电路的电阻，滑动变阻器接左半段，所以滑片左移；
（5）实验过程中，灯丝的长度、横截面积、材料，电压不同，电流不同，灯丝温度不同，电阻不同，所以灯丝电阻大小与温度有关．
（6）A、将滑动变阻器接入电路的阻值最大，读出电压表的示数U₁，并根据欧姆定律求出电路中的电流I，由于不知道R_x两端的电压，所以不能求出Rx的阻值；
B、使滑动变阻器接入电路的阻值为零，此时被测电阻两端电压等于电源电压U，并读出电流表的示数I，则R_x=$\frac{U}{I}$，因此该电路可以测量出未知电阻的阻值；
C、当开关S拨至1时，读出电流表的示数为I，然后根据U=IR求出R₁两端电压，再利用串联电路电压的特点和欧姆定律的变形公式即可求出R_x的阻值，即R_x=$\frac{U-I{R}_{1}}{I}$，因此该电路可以测量出未知电阻的阻值．
故答案为：（1）R=$\frac{U}{I}$；（2）0～3；（3）开关没有处于断开状态；（4）0.2；10；左；（5）灯丝电阻大小与温度有关；（6）A．

点评 本题是用伏安法测未知电阻的实验，考查了电流表、电压表量程的选择，以及以电源电压为等价列关系式，联立关系式求解电源电压和被测电阻，这些都是电学实验中的重点，还考查了利用电压表或电流表测未知电阻的阻值，具有一定的难度．