Question

9．小明用图甲所示的电路测额定电压为2.5V的小灯泡电阻，图乙是小明未完成连接的实验电路．

（1）请你按照电路图，用笔画线代替导线，完成图乙中实验电路的连接．
（2）小明将电路连接正确后，闭合开关，调节变阻器的滑片，使小灯泡刚好正常发光，此时电流表的示数如图丙所示，电流表的读数是0.3A，小灯泡的阻值是8.3Ω（小数点后保留一位）；
（3）当电压值改变的时候，小灯泡的阻值变化（选填“变化”或“不变”）；
（4）小明又想测某未知电阻R_x的阻值，设计了如图丁所示电路（R₀为已知阻值的定值电阻），并设计了如下实验步骤，请帮他把缺少的步骤补全，并写出R_x的表达式，实验步骤：
A．按照设计的电路图连接电路．
B．断开S₂、闭合S₁记录电流表示数为I₁．
C．闭合S₂，断开S₁，记录电流表示数为I₂．
表达式：R_x=$\frac{{I}_{1}{R}_{0}}{{I}_{2}}$（用已知和测量的物理量的符号表示）．

Answer 1

分析 （1）根据电路图连接实物电路图；
（2）根据电流表小量程读数，根据欧姆定律求灯的电阻大小；
（3）灯丝的电阻随温度的变化而变化；
（4）在没有电压表的情况下，电流表和定值电阻R₀应起到电压表的作用，所以先只闭合开关S₁，测出通过R₀的电流I₁，得到电源电压U；再只闭合S₂，测出通过R_x的电流I₂，根据欧姆定律求出R_x的值．

解答 解：（1）灯泡额定电压为2.5V，电压表应选择0-3V量程，根据图示电路图连接实物电路图，实物电路图如图所示：

（2）由图示电流表可知，电流表量程为0-0.6A，其分度值为0.02A，示数为0.3A，
由I=$\frac{U}{R}$可知，灯的电阻R═$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.3A}$≈8.3Ω；
（3）当电压值改变的时候（如增大），通过灯的电流也随之改变（增大），根据P=UI，灯的功率也发生了改变（增大），灯的温度升高，根据灯丝的电阻随温度的改变（增大）而改变 （增大），所以小灯泡的阻值变化（增大）；
（4）在上面的分析基础上，实验步骤如下：
A．按照设计的电路图连接电路．
B．断开S₂、闭合S₁记录电流表示数为I₁．
C．闭合S₂，断开S₁，记录电流表示数为I₂．
在B中，电源电压U=I₁R₀，在C中，通过R_x的电流为I₂，则R_x=$\frac{{I}_{1}{R}_{0}}{{I}_{2}}$．
故答案为：（1）电路图如图所示；（2）0.3；8.3；（3）变化；（4）C、闭合S₂，断开S₁，记录电流表示数为I₂；$\frac{{I}_{1}{R}_{0}}{{I}_{2}}$．

点评 本题用伏安法测电阻，考查量程的选择、电流表的读数、影响电阻大小的因素、电阻大小的计算及设计实验方案的能力，属于中等难度的题目．