Question

小丽同学手里有一个标有“3.8V”字样小灯泡，她想知道小灯泡正常工作时的电阻，于是在学校实验室找来一些器材连接了如图甲所示的实验电路，电源电压恒定不变．

（1）小丽测小灯泡电阻的实验原理是       ．

（2）请你用笔画线代替导线，将图甲中的实物连接完整（要求滑片向右移动灯泡变亮），

（3）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，电压表没有示数，其故障原因是      ．

（4）故障排除后，调节滑动变阻器使小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，示数为      A，小灯泡正常工作时的电阻是      Ω．

（5）完成实验后，小丽发现同桌小明的电流表坏了，她就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，也测出了小灯泡的正常发光的电阻，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保持滑片的位置不动，再将开关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=         （用已知量和测量量表示）．

Answer

（1）R=；（2）见图；（3）灯泡短路；（4）0.38；10；（5）2；3.8；1；•R0．

【解析】

试题分析：（1）测电阻的原理是R=；

（2）本实验中灯泡与滑动变阻器串联，根据滑片向右移动灯泡变亮确定变阻器接线柱，电压表测灯泡两端电压；

（3）电流表有示数说明电路通路，电压表无示数且灯泡不亮，说明电压表并联部分短路；

（4）根据电流表的量程和分度值读出示数，灯泡正常发光时的电压和额定电压相等，根据欧姆定律求出灯泡正常发光时的电阻；

（5）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3.8V，然后测出此时R0和L的总电压，便可求出电路中的电流，根据R=计算出灯泡正常发光时电阻．

【解析】

（1）测灯泡电阻实验的原理是：R=；

（2）实验中电流表、灯泡、滑动变阻器串联，滑片向右移动灯泡变亮，所以应将变阻器右下接线柱接入电路中，滑动变阻器并联在灯泡两端，如图所示：

（3）闭合开关，移动滑动变阻器滑片，发现灯泡始终不亮，电流表有示数，说明电路是通路，电压表无示数，说明电压表并联部分短路，即灯泡短路；

（4）灯泡正常发光时的电压为3.8V，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.38A，

则灯泡的电阻R===10Ω；

（5）①灯泡的额定电压为3.8V，闭合开关S1、S2接2，调节滑动变阻器，使电压表示数为3.8V，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由串联电路特点和欧姆定律可得通过灯泡的电流：

I=IR=I0==，

所以灯泡的电阻：R===•R0．

故答案为：（1）R=；（2）见上图；（3）灯泡短路；（4）0.38；10；（5）2；3.8；1；•R0．

【点评】本题考查了伏安法测电阻的原理和实物电路图的连接、电路故障的判断、电流表的读数、欧姆定律的应用等．最后一问实验设计是本题的难点，关键是能利用电压表与已知阻值的电阻结合，根据电路特点达到测电流的目的．