Question

小明为测量小灯泡正常发光时的电阻（阻值约10Ω），请在甲方框中设计实验所需的电路图．已知电源电压为6V，灯泡正常发光电压为3.6V，滑动变阻器标有“2 0Ω  1A”字样．
（1）图乙是小明根据电路图连接的实物图．闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡的亮度______；经检查，是由于一根导线连接错误．请你在实物图中连接错误的导线上打“×”并补画出正确的连线；
（2）若电压表0～15V的量程损坏，为完成实验，请你使用原有器材重新设计一个电路，并将设计的电路图画在上面的虚线框内；
（3）根据你的设计重新连接电路进行实验．闭合开关，移动滑动变阻器的滑片使电压表示数为______V，小灯泡正常发光，此时电流表的示数为0.4A，则小灯泡的电阻是______Ω；
（4）若实验中所用器材均良好，但某同学在实验中发现电流表的指针几乎不动，而电压表的示数较大，则电路中发生故障的原因是______．
（5）小丽同学按甲图所示的电路图进行实验，如果将滑动变阻器的阻值变小时，则电流表的示数将______，电压表的示数将______，电压表与电流表比值将______（以上选填“变大、变小、不变”）

Answer

伏安法测电阻就是利用电压表并联在灯泡的两端测电压，电流表串联在电路中测通过的电流，然后与保护电路的滑动变阻器、电源、开关组成电路，据此设计电路图．
（1）电压表应与小灯泡并联，由图乙可知，电压表串联接入电路，电路断路，闭合开关灯泡不发光，电压表连线错误，把灯泡右端接线柱与电压表负极相连即可；
（2）电压表0～15V量程损坏，只能使用0～3V量程，灯泡正常发光时灯泡电压是3.8V＞3V，此时滑动变阻器两端电压是6V-3.8V=2.2V，因此电压表不能测灯泡两端电压，可用电压表测滑动变阻器两端电压，据此设计实验电路图；
（3）灯泡电压为额定电压时，灯泡正常发光，由串联电路特点求出电压表示数，再根据欧姆定律求出此时小灯泡的电阻；
（4）电压表有示数说明电压表两接线柱与电源两端是通路，电流表无示数说明电路断路即电压表并联的部分断路；
（5）滑动变阻器的阻值变小时，电路中的总电阻变小，根据欧姆定律可知电路中电流的变化和灯泡两端的电压变化，再根据欧姆定律可知电压表与电流表比值等于灯泡的电阻，由灯泡电阻随温度的增大而增大可知两电表比值的变化．
【解析】
电压表与灯泡并联，电流表与灯泡串联，然后与滑动变阻器、电源、开关组成电路，如下图所示：

（1）由图乙知，电压表与灯泡串联接入电路，电路断路，闭合开关后，灯泡不发光；把灯泡右端接线柱与电压表负极相连即可，如下图所示：

（2）电压表0～15V量程损坏，电压表与滑动变阻器并联，电路图如下图所示：

（3）当灯泡电压为额定电压时灯泡正常发光，
∵并联电路的总电阻等于各分电压之和，
∴滑动变阻器两端电压，即电压表示数U滑=U-UL=6V-3.6V=2.4V，
根据欧姆定律可得：
此时灯泡的电阻RL===9Ω；
（4）实验中所用器材均良好，但某同学在实验中发现电流表的指针几乎不动，而电压表的示数较大，则电路中发生故障的原因是灯泡被断路；
（5）滑动变阻器的阻值变小时，电路中的总电阻变小，根据欧姆定律可知电路中的电流变大，灯泡两端的电压变大，
∵电压表与电流表比值等于灯泡的电阻，且灯泡电阻随温度的增大而增大，
∴电压表与电流表比值将变大．
故答案为：电路图如上图所示；
（1）不变；修改的电路图如上图所示；
（2）电路图如上图所示；
（3）2.4；9；
（4）灯泡被断路；
（5）变大；变大；变大．