Question

13．如圖是小明研究小燈泡電阻的實驗電路圖，電源電壓為12V，圖乙是根據實驗數據繪出的U-I圖．小燈泡標有額定電壓不清，滑動變阻器R標有“50Ω 1A”字樣．

（1）閉合開關前，小明應將滑動變阻器的滑片移到b端．
（2）小明閉合開關后發現燈不亮，為了驗證小燈泡是否燒壞，較為合理的做法是移動滑片（“更換小燈
泡”或“移動滑片”），如果燈泡兩端電壓表有示數，電流表一直無示數，原因是燈泡斷路．
（3）小明測得小燈泡在2V、4V、5V、6V、8V、10V電壓下的電阻，計算平均值，再根據圖象，找出該電阻值對應的電壓，從而得出小燈泡的額定電壓，這種方法錯誤（選填“正確”或“錯誤”）．
（4）同桌小華想測一個1000Ω左右的定值電阻，用小明的電路，卻無法測出來，原因是電流小于電流表的最小分度值．小華又設計另一實驗電路圖（如圖�。�，將滑片移到b點，測出電壓為U_x，則被測電阻值的大小為R_x=$\frac{50{U}_{x}}{12V-{U}_{x}}Ω$；，電功率大小為${P}_{x}={U}_{x}•\frac{12V-{U}_{x}}{50Ω}$（用題中已知量表示）．考慮到代表內阻，被測電阻值偏�。辉�因是計算出電流略大于電阻R_x的電流．

Answer 1

分析 （1）閉合開關前，滑動變阻器處于最大阻值處，保護電路．
（2）正確操作并閉合開關后，發現小燈泡不亮，為了驗證小燈泡是否燒壞，接下來減小滑動變阻器接入電路的電阻，看燈泡是否發光．
燈不亮的故障可能是燈泡斷路或短路．
燈泡短路，電路電阻減小，電路電流增大，電流表示數增大，電壓表測導線電壓，示數為0．
燈泡斷路，電路斷路，電路無電流，電流表示數為0，電壓表串聯在電路中測電源電壓．
（3）導體電阻大小跟導體長度、橫截面積、材料、溫度有關；燈絲電阻受溫度影響較大，定值電阻阻值受溫度影響較小，從溫度上考慮；
（4）根據I=$\frac{U}{R}$計算出電流在和電流表的分度值比較，根據串聯電路電流的特點算出電阻和功率，考慮電表內阻分析偏差和原因．

解答 解：（1）為保護電路，閉合開關前，滑動變阻器處于最大阻值處即b端；
（2）閉合開關后，發現小燈泡不亮，為了驗證小燈泡是否燒壞，接下來減小滑動變阻器接入電路的電阻，看燈泡是否發光；
若電流表無示數，則為斷路，電壓表有示數，說明電壓表與電源相連，故燈泡斷路；
（3）燈絲電阻受溫度影響較大，燈泡在不同電壓下，溫度不同，燈絲中電阻不同，計算平均值代表燈絲電阻無意義，小明同學忽略了溫度對電阻的影響；
（4）1000Ω的電阻的電流為：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{12V}{1000Ω}$=0.012A＜0.02A，因為電阻的電流小于電流表的最小分度值，故電流表不能測量；
R兩端的電壓為：12V-U_x，則通過R的電流為：I=$\frac{12V-{U}_{x}}{50Ω}$，根據串聯電路的電流相等的特點，被測電阻為：R_x=$\frac{{U}_{x}}{\frac{12V-{U}_{x}}{50Ω}}$=$\frac{50{U}_{x}}{12V-{U}_{x}}Ω$；
由P=UI得${P}_{x}={U}_{x}•\frac{12V-{U}_{x}}{50Ω}$，由于通過R的電流等于R_x與電壓表并聯的總電流，計算出電流略大于電阻R_x的電流，根據R=$\frac{U}{I}$知電阻偏小．
故答案為：（1）b；（2）移動滑片；燈泡斷路；（3）錯誤；（4）電流值小于電流表的最小分度值；R_x=$\frac{{U}_{x}}{\frac{12V-{U}_{x}}{50Ω}}$=$\frac{50{U}_{x}}{12V-{U}_{x}}Ω$；${P}_{x}={U}_{x}•\frac{12V-{U}_{x}}{50Ω}$；��；計算出電流略大于電阻R_x的電流．

點評 本題考查了測量電阻過程中的注意事項、故障分析、串聯電路電流的特點、電阻的計算、電功率的計算，是一道綜合題，有一定的難度．