Question

13．如图是小明研究小灯泡电阻的实验电路图，电源电压为12V，图乙是根据实验数据绘出的U-I图．小灯泡标有额定电压不清，滑动变阻器R标有“50Ω 1A”字样．

（1）闭合开关前，小明应将滑动变阻器的滑片移到b端．
（2）小明闭合开关后发现灯不亮，为了验证小灯泡是否烧坏，较为合理的做法是移动滑片（“更换小灯
泡”或“移动滑片”），如果灯泡两端电压表有示数，电流表一直无示数，原因是灯泡断路．
（3）小明测得小灯泡在2V、4V、5V、6V、8V、10V电压下的电阻，计算平均值，再根据图象，找出该电阻值对应的电压，从而得出小灯泡的额定电压，这种方法错误（选填“正确”或“错误”）．
（4）同桌小华想测一个1000Ω左右的定值电阻，用小明的电路，却无法测出来，原因是电流小于电流表的最小分度值．小华又设计另一实验电路图（如图丁），将滑片移到b点，测出电压为U_x，则被测电阻值的大小为R_x=$\frac{50{U}_{x}}{12V-{U}_{x}}Ω$；，电功率大小为${P}_{x}={U}_{x}•\frac{12V-{U}_{x}}{50Ω}$（用题中已知量表示）．考虑到代表内阻，被测电阻值偏小；原因是计算出电流略大于电阻R_x的电流．

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．
（2）正确操作并闭合开关后，发现小灯泡不亮，为了验证小灯泡是否烧坏，接下来减小滑动变阻器接入电路的电阻，看灯泡是否发光．
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）导体电阻大小跟导体长度、横截面积、材料、温度有关；灯丝电阻受温度影响较大，定值电阻阻值受温度影响较小，从温度上考虑；
（4）根据I=$\frac{U}{R}$计算出电流在和电流表的分度值比较，根据串联电路电流的特点算出电阻和功率，考虑电表内阻分析偏差和原因．

解答 解：（1）为保护电路，闭合开关前，滑动变阻器处于最大阻值处即b端；
（2）闭合开关后，发现小灯泡不亮，为了验证小灯泡是否烧坏，接下来减小滑动变阻器接入电路的电阻，看灯泡是否发光；
若电流表无示数，则为断路，电压表有示数，说明电压表与电源相连，故灯泡断路；
（3）灯丝电阻受温度影响较大，灯泡在不同电压下，温度不同，灯丝中电阻不同，计算平均值代表灯丝电阻无意义，小明同学忽略了温度对电阻的影响；
（4）1000Ω的电阻的电流为：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{12V}{1000Ω}$=0.012A＜0.02A，因为电阻的电流小于电流表的最小分度值，故电流表不能测量；
R两端的电压为：12V-U_x，则通过R的电流为：I=$\frac{12V-{U}_{x}}{50Ω}$，根据串联电路的电流相等的特点，被测电阻为：R_x=$\frac{{U}_{x}}{\frac{12V-{U}_{x}}{50Ω}}$=$\frac{50{U}_{x}}{12V-{U}_{x}}Ω$；
由P=UI得${P}_{x}={U}_{x}•\frac{12V-{U}_{x}}{50Ω}$，由于通过R的电流等于R_x与电压表并联的总电流，计算出电流略大于电阻R_x的电流，根据R=$\frac{U}{I}$知电阻偏小．
故答案为：（1）b；（2）移动滑片；灯泡断路；（3）错误；（4）电流值小于电流表的最小分度值；R_x=$\frac{{U}_{x}}{\frac{12V-{U}_{x}}{50Ω}}$=$\frac{50{U}_{x}}{12V-{U}_{x}}Ω$；${P}_{x}={U}_{x}•\frac{12V-{U}_{x}}{50Ω}$；小；计算出电流略大于电阻R_x的电流．

点评 本题考查了测量电阻过程中的注意事项、故障分析、串联电路电流的特点、电阻的计算、电功率的计算，是一道综合题，有一定的难度．