Question

小丽同学在测量小灯泡电阻的实验中，电源电压为4.5V，小灯泡的额定电压为2.5V，小灯泡正常发光时的电阻约为10Ω．

（1）请你帮她用笔画线代替导线，将图甲中的实物图连接完整．要求：当滑片向左移动时，连入电路的电阻变大；连线不得交叉．

（2）闭合开关，移动滑动变阻器滑片，她发现灯泡始终不亮，电流表有示数，电压表无示数，则故障的原因为：      ．

（3）小丽同学继续移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成如图乙所示的I﹣U关系图象．根据图象，可知灯泡的电阻是      （选填“变化”或“不变”）；你认为出现这样现象的原因是：      ．

（4）假如实验过程发现电流表坏了，小丽向老师要了一个已知阻值为R₀的定值电阻和一个单刀双掷开关，借助部分现有的实验器材，设计了如图丙所示的实验电路图，测出了小灯泡的正常发光时的电阻，请你帮她完成下列实验步骤：

①连接好实验电路，闭合开关S₁，将开关S₂拨到触点      （选填“1”或“2”），移动滑片，使电压表的示数为      V．

②保持滑片位置不动，再次将开关S₂拨到触点      （选填“1”或“2”），读出电压表的示数为U．

③小灯泡正常发光时电阻的表达式为：R_灯= R₀ （用已知量和测量量表示）．

Answer

（1）见图；（2）灯泡短路（或电压表短路）；（3）变化；灯丝电阻随温度的升高而增大；（4）①2；2.5；②1；③R0．

【解析】【解析】
（1）灯泡正常发光时电流约为I===0.25A，则电流表选0～0.6A量程，当滑动变阻器的滑片向左移动时，连入电路的电阻变大，则滑动变阻器应接右下接线柱B，把电流表、滑动变阻器串联接入电路，电路图如下图所示：

．

（2）移动滑动变阻器滑片，她发现灯泡始终不亮，电流表有示数，电压表无示数，则可能与灯泡并联的灯泡短路或电压表短路；

（3）由于灯丝电阻随温度的升高而增大，所以电流与电压不成正比；

（4）①灯泡的额定电压为2.5V，闭合开关S1、S2接2，调节滑动变阻器，使电压表示数为2.5V，灯泡正常发光；

②保持滑动变阻器滑片位置不变，S2接1，读出电压表示数U．

③通过灯泡的电流：I=IR0==，

灯泡的电阻：R===R0．

故答案为：（1）见上图；（2）灯泡短路（或电压表短路）；（3）变化；灯丝电阻随温度的升高而增大；（4）①2；2.5；②1；③R0．

【考点】伏安法测电阻的探究实验．

【分析】（1）根据灯泡正常发光时的电流确定电流表量程，根据题目要求确定滑动变阻器的接法，把电流表、滑动变阻器串联接入电路．

（2）灯泡不发光，可能发生短路或断路，根据电流表和电压表的示数判断具体原因；

（3）根据灯丝电阻与温度的关系进行分析；

（4）由丙图可知：没有电流表的情况下，利用定值电阻和电压表代替电流表与灯泡串联，首先使灯泡两端的电压等于2.5V，然后测出此时定值电阻两端的电压，便可求出电路中的电流，根据R=计算出灯泡的额定电功率．

【点评】本题考查了连接实物电路图、实验故障分析、实验操作、灯丝电阻与温度的关系等，最后一问：实验设计是本题的难点，知道实验原理、应用串联电路特点与欧姆定律即可正确解题．