Question

18．小明測量未知電阻R_x的阻值，已知電源電壓為6V且保持不變．
（1）請用筆畫線代替導線，將圖中實物圖補充完整（導線不允許交叉），要求滑動變阻器的滑片P向右移動時電流表的示數變大；
（2）正確連接電路后，小明閉合開關，發現電壓表無示數，電流表有示數，故障的原因可能是電阻R_x短路（填“短路”或“斷路”）．
（3）排除故障后，小明閉合開關，調節滑動變阻器，測量了三組電壓值和對應的電流值，根據每組電壓及電流的值，算出每組電阻R_x的阻值，要想得到最終的測量結果，他接下來的做法是應對所得的阻值求平均值．
（4）實驗結束后，小明和同組的小剛想測量小燈泡的額定功率，他們將定值電阻換成額定電壓為3.8V，電阻大約為10Ω的小燈泡，實驗中他們發現電壓表0～15V量程損壞，他們關于實驗方案展開了討論．
小剛：將圖中的電阻R_x換成小燈泡后，調節滑動變阻器的滑片，使小燈泡兩端的電壓為額定電壓為2V，讀出電流表的示數，計算出小燈泡的電阻后，利用公式P=$\frac{{{U}_{額}}^{2}}{R}$計算出小燈泡的額定功率．
小明：應該將電壓表并聯在滑動變阻器的兩端，調節滑動變阻器的滑片，當電壓表的示數為2.2V時，小燈泡兩端的電壓為額定電壓，讀出此時電流表的示數，計算出小燈泡的額定功率．
①請你將小明的方案補充完整；
②小剛和小明用各自的方法進行了測量和計算，發現測量結果相差較大，這是什么原因呢？
求助老師后，老師提醒他們，導體的電阻受溫度的影響，于是他們利用小剛的實驗電路，讓小燈泡兩端的電壓逐次下調，使燈絲的溫度不斷降低，燈泡變暗直至完全不發光，測得小燈泡的電阻逐漸變小，于是他們明白了，由于燈絲的電阻隨溫度降低發生變化，導致小剛的測量結果比小明的測量結果大（填“大”或“小”）．

Answer 1

分析 （1）本實驗中滑動變阻器應與被測電阻串聯，電壓表應與被測電阻并聯，根據滑片向右移動時電流變大確定變阻器的接線柱；
（2）先判定電路的連接狀態，然后根據電流表、電壓表示數的特點分析故障的原因；
（3）應多次測量求平均值，以減小誤差；
（4）①小明的做法中，將電壓表并聯在滑動變阻器的兩端，調節滑動變阻器的滑片，當電壓表的示數為電源電壓減去滑動變阻器兩端的電壓，等于小燈泡的額定電壓即3.8V，讀出電流表的示數，利用P=UI可求；
②小燈泡的電阻與溫度有關，據此分析．

解答 解：
（1）測電阻的實驗中，滑動變阻器應與被測電阻串聯，電壓表應與被測電阻并聯，滑片向右移動時電流變大，說明變阻器連入阻值變小，所以應將滑動變阻器右下接線柱接入電路中，如圖所示：

（2）電壓表無示數，電流表有示數，說明與電壓表并聯的電阻R_x短路或者電壓表沒有接入電路中；
（3）因為此實驗是測量定值電阻的實驗，所以在得到幾個數據以后，為了使結果更準確，應對所得的阻值求平均值；
（4）①小明的做法中，將電壓表并聯在滑動變阻器的兩端，調節滑動變阻器的滑片，當電壓表的示數為電源電壓減去滑動變阻器兩端的電壓，U_額=U-U_滑，等于小燈泡的額定電壓即3.8V，讀出電流表的示數，利用P=UI求出小燈泡的額定電壓；
②小剛的做法，讓小燈泡兩端的電壓為2V，而他們早實驗過程中，電壓在減小，電阻也在減小，利用公式P=$\frac{{{U}_{額}}^{2}}{R}$計算出小燈泡的額定功率偏大．
故答案為：（1）如上圖；（2）短路；（3）應對所得的阻值求平均值；
（4）2.2；①小明的做法中，將電壓表并聯在滑動變阻器的兩端，調節滑動變阻器的滑片，當電壓表的示數為電源電壓減去滑動變阻器兩端的電壓，U_額=U-U_滑，等于小燈泡的額定電壓即3.8V，讀出電流表的示數，利用P=UI求出小燈泡的額定電壓；②大．

點評 本題主要考查測量小燈泡的功率的實驗，是一道常見題．