Question

20．小明用如圖1所示的電路圖測小燈泡電阻．（已知電源電壓3V，待測小燈泡額定電壓為2.5V）

猜想	電壓表示數	電流表示數
燈泡斷路
燈泡短路

（1）當開關閉合后，發現小燈泡不亮，經過分析，他猜想了一些可能的原因，如表．請根據小明的猜想，在表中寫出相應的電壓表和電流表的示數情況（有無示數）．
（2）故障排除后，小明移動滑動變阻器的滑片，記錄多組小燈泡兩端不同的電壓及對應的通過小燈泡的電流值，根據這些數據在坐標紙上繪制出了通過小燈泡的電流隨其兩端電壓變化關系的圖象（如圖2所示）．分析圖象可知，小燈泡正常工作時的燈絲電阻為10Ω．
（3）從圖象還可以看出，小燈泡燈絲的電阻隨電壓的增大逐漸變大（選填“變大”或“變小”），從物理學角度分析，造成這一現象的原因是燈絲電阻隨溫度的升高而變大．
（4）實驗中測出了小燈泡在多次不同電壓下的燈絲電阻，有些同學認為可以進一步求出它們的平均值以減小誤差．你是否同意他們的觀點？請說明理由．

Answer 1

分析 （1）燈泡斷路時，電壓表串聯在電路中，根據歐姆定律確定電流表的示數，根據分壓原理確定電壓表示數；
燈泡短路時，電壓表與導線并聯，電壓表示數為0；電路總電阻減小，電路電流比正常值偏大；
（2）根據小燈泡額定電壓為2.5V時，讀出圖象中對應的電流數值，利用歐姆定律公式變形可求得小燈泡正常工作時的燈絲電阻；
（3）根據圖象由歐姆定律求出在不同電壓下的電阻大小，比較數據得出結論；從溫度對電阻的影響分析原因．
（4）燈絲溫度不同時電阻不同，利用多次測量求平均值的方法來減小誤差沒有意義

解答 解：（1）燈泡斷路時，電壓表串聯在電路中，因電壓表內阻很大，根據歐姆定律，電流中幾乎沒有電流，電流表無示數；根據分壓原理，電壓表分得電源的絕大部分電壓，電壓表示數接近電源電壓；
燈泡短路時，相當于電壓表與導線并聯，電壓表示數為0；電路總電阻減小，根據歐姆定律，電路電流比正常值偏大；
（2）由圖象可知，小燈泡額定電壓為2.5V時，電流為0.25A，此時的電阻大小R=$\frac{U}{I}=\frac{2.5V}{0.25A}$=10Ω；
（3）由圖象知，當電壓分別為0.5V、1.5V、2.5V時，對應的電流大小分別為0.1A、0.2A、0.25A，根據R=$\frac{U}{I}$分別求出對應的電阻大小為5Ω、7.5Ω、10Ω，所以得出的結論是，小燈泡燈絲的電阻隨電壓的增大逐漸而變大；
當電壓增大時，通過的電流也相應增大，根據P=UI，燈的電功率也逐漸增大，燈絲的溫度逐漸升高，由于燈絲電阻隨溫度的升高而增大，所以小燈泡燈絲的電阻隨電壓的增大逐漸變大．
（4）燈絲兩端的電壓越高，溫度越高，電阻越大，將不同的電阻值求平均值的方法來減小誤差沒有意義；只有不變的定值電阻，才能采用多次測量求平均值，減小誤差；
故答案為：（1）如下表所示：

猜想	電壓表示數情況	電流表示數情況
燈泡斷路	示數接近電源電壓	無示數
燈泡短路	示數為0	比正常值偏大

（2）10；
（3）變大；燈絲電阻隨溫度升高而變大；
（4）不同意；因為溫度越高，燈絲電阻越大．

點評 本題測小燈泡電阻，考查故障的分析、電阻的計算、影響電阻大小的因素、數據的處理等知識，綜合性較強．