Question

在“測量小燈泡的電阻”實驗中，電源電壓保持不變，小燈泡的額定電壓為2.5V．
（1）電路接通后，小明發現移動滑動變阻器的滑片使其接入電路的電阻減小時，電壓表的示數也變小了，你認為電路連接中存在的錯誤是

電壓表與滑動變阻器并聯了

（2）在如圖方框內畫出電路圖，并將實物圖連接完整．改正電路后，他將測得的數據及計算結果填在下面的表格中：

實驗次數 物理量	1	2	3	4
電壓U/V	2.5	2.0	1.5	1.0
電流I/A	0.30	0.26	0.22	0.20
電阻R/Ω		7.7	6.8	5.0

小燈泡正常發光時的電阻為

8.3

Ω（保留一位小數）．多次改變電壓值，同時測出對應的電流，求出燈泡的電阻是否是為了求平均值，減小實驗的誤差？

不是

（選填“是”或“不是”）．
（3）分析表中的數據發現燈絲的電阻是變化的，這說明

導體的電阻與溫度有關

．這種現象在生活中也有體現，例如家里的白熾燈在剛開燈的瞬間，燈絲

容易

燒斷（選填“容易”或“不容易”）．
（4）小明還想測出一段電爐絲的電阻值，可是在連接電路時發現電流表已被燒壞；請你利用現有器材（電壓未知的電源、量程
合適的電壓表、最大阻值為20Ω的滑動變阻器、開關各一個，導線若干），幫助小明設計一個不移動電壓表就能測出這段電爐絲阻值的電路．把你設計的實驗電路圖畫在虛線框內（電爐絲的符號為“”）．

Answer 1

分析：（1）測量小燈泡的電阻，需要測出燈泡兩端電壓，電壓表應該與小燈泡并聯．
（2）電路圖根據實驗目的畫出．測量小燈泡的電阻，需要測量燈泡兩端電壓和通過的電流，電壓用電壓表測量，電流用電流表測量，為改變燈泡兩端電壓，還需要滑動變阻器與小燈泡串聯；滑動變阻器接入電路的基本要求是“一上一下”，電流表、電壓表連接時要注意量程和電流的方向；已知小燈泡的額定電壓和正常工作的電流，用公式R=

U

I

可以計算出燈絲電阻；多次測量得到多組實驗數據，有的是為發現規律，有的是取平均值減小誤差．
（3）燈絲電阻變化的原因，應該從影響因素分析；燈絲燒斷是功率太大，分析功率變化用公式P=

U2

R

．
（4）此題屬于“一只電表測電阻”．由于器材相對不夠，不能用“伏安法”來測電阻，因此要運用“等效替代”的思想來設計測電阻的方法．題目中已經給出的儀表是電壓表，我們可以知道電壓的大小．因此，電壓這個物理量，我們可當作已知量．串聯電路各處電流相等．我們可以連接成串聯電路，

解答：解：
（1）測量小燈泡的電阻，滑動變阻器接入電路電阻減小時，燈泡兩端電壓是增大的，本題中電壓表示數減小，所以原因是電壓表并聯在滑動變阻器兩端了．
（2）測量燈泡電阻，利用“伏安法”，測量儀器是電流表和電壓表．在電路圖中，電流表與燈泡串聯，電壓表與燈泡并聯，滑動變阻器與燈泡串聯；
實物連接需要電流表選擇0～0.6A，電壓表選擇0～3V量程，注意電流方向；
燈泡額定電壓為U_額=2.5V，正常工作電流為I=0.3A，燈絲電阻為R=

U額

I

=

2.5V

0.3A

≈8.3Ω；
多次測量電壓和電流，得到不同的電阻，目的是研究電阻與電壓的關系，所以不能把電阻相加取平均值；
（3）燈絲電阻與材料、長度、橫截面積和溫度有關，其中前三者是不變的，兩端電壓改變，燈絲電流變化，導致燈絲溫度變化；
由公式P=

U2

R

知，在電壓U一定時，電阻R越小，功率越大，剛閉合開關時，燈絲溫度較低，電阻減小，燈絲發光功率很大．所以燈絲容易燒斷．
（4）先將電壓表接在滑動變阻器兩端，測出滑動變阻器R₂阻值為20Ω時的電壓U，再將要測阻值的電爐絲R₁串聯到原電路中，這時測出的滑動變阻器20Ω兩端的電壓為
U₁，這時電爐絲兩端的電壓為U-U₁，由題意得：

U-U1

R 1

=

U1

20Ω

，所以電爐絲電阻R₁=

20(U-U1)

U1

Ω
故答案為：
（1）電壓表與滑動變阻器并聯了
（2）電路圖和實物圖如右

8.3；不是
（3）導體的電阻與溫度有關；容易
（4）電路設計如右圖
．

點評：此題屬于“一只電表測電阻”的類型，這種類型的題目，由于器材相對不夠，不能用“伏安法”來測電阻，因此要運用“等效替代”的思想來設計測電阻的方法．