Question

5．小明用圖甲所示的電路測額定電壓為2.5V的小燈泡電阻，圖乙是小明未完成連接的實驗電路．

（1）實驗中電壓表的量程為0-3V．
（2）小明將電路連接正確后，閉合開關，調節變阻器的滑片，使小燈泡剛好正常發光，此時電流表的示數如圖丙所示，電流表的讀數是0.3A，小燈泡的阻值是8.3Ω（小數點后保留一位）；
（3）當電壓值改變的時候，小燈泡的阻值變化（選填“變化”或“不變”）；
（4）小明又想測某未知電阻R_x的阻值，設計了如圖丁所示電路（R₀為已知阻值的定值電阻），并設計了如下實驗步驟，請幫他把缺少的步驟補全，并寫出R_x的表達式，實驗步驟：
A．按照設計的電路圖連接電路．
B．斷開S₂、閉合S₁記錄電流表示數為I₁．
C．閉合S2，斷開S1，記錄電流表示數為I₂．
表達式：R_x=$\frac{{{I}_{1}R}_{0}}{{I}_{2}}$（用已知和測量的物理量的符號表示）．

Answer 1

分析 （1）根據燈的額定電壓確定電壓表的量程；
（2）根據電流表小量程讀數，根據歐姆定律求燈的電阻大小；
（3）燈絲的電阻隨溫度的變化而變化；
（4）在沒有電壓表的情況下，電流表和定值電阻R₀應起到電壓表的作用，所以先只閉合開關S₁，測出通過
R₀的電流I₁，得到電源電壓U；再只閉合S₂，測出通過R_x的電流I₂，根據歐姆定律求出R_x的值．

解答 解：（1）燈的額定電壓為2.5V，所以電壓表選用0-3V；
（2）電流表的小量程分度值為0.02A，示數為
0.3A，燈的電阻R═$\frac{U}{I}=\frac{2.5V}{0.3A}$=8.3Ω；
（3）當電壓值改變的時候（如增大），通過燈的電流也隨之改變（增大），根據P=UI，燈的功率也發生了改變（增大），燈的溫度升高，根據燈絲的電阻隨溫度的改變（增大）而改變 （增大），所以小燈泡的阻值變化（增大）；
（4）在上面的分析基礎上，實驗步驟如下：
A．按照設計的電路圖連接電路．
B．斷開S₂、閉合S₁記錄電流表示數為I₁．
C．閉合S₂，斷開S₁，記錄電流表示數為I₂．
在B中，電源電壓U=I₁R₀，在C中，通過R_x的電流為I₂，則R_x=$\frac{{{I}_{1}R}_{0}}{{I}_{2}}$．
故答案為：（1）0-3V；
（2）0.3；8.3；
（3）變化；
（4）C 閉合S₂，斷開S₁，記錄電流表示數為I₂；$\frac{{{I}_{1}R}_{0}}{{I}_{2}}$．

點評 本題用伏安法測電阻，考查量程的選擇、電流表的讀數、影響電阻大小的因素、電阻大小的計算及設計實驗方案的能力，屬于中等難度的題目．