Question

同學們在用伏安法測量標有“220V  60W”白熾燈泡的電阻時，發現電流表示數很小，調節滑動變阻器的滑片，電流表示數變化非常小．于是．他們設計了圖甲所示的電路，通過在AB間接入阻值不同的定值電阻，分別測出了不同電壓時白熾燈泡的電阻．

（1）根據電路圖，將實物電路乙連接完整．
（2）正確連接電路后，閉合開關S，發現電壓表V₁無示數，電壓表V₂示數較大，則該故障的原因可能是______．排除故障后．在某次實驗中，電壓表V₂的示數如圖丙，其示數為______．
（3）當AB間接入的定值電阻為125Ω時，V₁的示數為4.0V，V₂的示數為2.0V，則R_L為______Ω；若將定值電阻換為200Ω，則V₂的示數將______（選填“變大”、“變小”或“不變”）．
（4）“220V   60W”白熾燈泡正常發光時的電阻約為806.7Ω，比同學們測得的阻值大很多．請分析造成這種差異的主要原因．

Answer 1

【答案】分析：（1）由電路圖可知，電壓表V₂測燈泡L兩端的電壓，故把電壓表V₂并聯在燈泡L的兩端即可；
（2）電壓表V₂示數較大說明V₂電壓表的兩接線柱與電源之間是通路，電壓表V₁無示數，則可能是電壓表V₁并聯的部分短路，可能是電壓表V₂并聯的部分斷路；根據電壓表V₂的量程和分度值讀出示數的大小；
（3）根據歐姆定律分別表示出通過R和L的電流，利用串聯電路的電流特點建立等式即可求出R_L的阻值；根據串聯電路的分壓特點可知將定值電阻換為200Ω時V₂示數的變化；
（4）燈絲的電阻隨溫度增加而變大，實驗時燈泡兩端的電壓遠小于額定電壓，功率遠小于額定功率，溫度較低，電阻較小．
解答：解：
（1）把電壓表V₂并聯在燈泡L的兩端即可，如下圖所示：

（2）正確連接電路后，閉合開關S，發現電壓表V₁無示數，電壓表V₂示數較大，則該故障的原因可能是：燈泡L處發生斷路或電阻R處發生短路；
由圖知電壓表量程是0～15V，分度值為0.5V，示數為3.5V；
（3）∵串聯電路中各處的電流相等，
∴根據歐姆定律可得，電路中的電流I==，即=，
解得：R_L=62.5Ω；
∵串聯電路中電阻越大，分得的電壓越大，反之越小，
∴將定值電阻換為200Ω時，定值電阻兩端分得的電壓變大，燈泡兩端分得的電壓變小，即V₂的示數將變小；
（4）“220V 60W”白熾燈泡正常發光時的電阻約為806.7Ω，比同學們測得的阻值大很多．造成這種差異的主要原因是：正常發光時燈絲溫度高電阻大，實驗中燈絲溫度低電阻小．
故答案為：
（1）如上圖所示；
（2）燈泡L處發生斷路或電阻R處發生短路；3.5V；
（3）62.5；變小；
（4）正常發光時燈絲溫度高電阻大，實驗中燈絲溫度低電阻小．
點評：本題考查了實物電路圖的連接、電路故障的判斷、電壓表的讀數和串聯電路的特點以及歐姆定律的應用等，關鍵是知道燈泡燈絲的電阻會隨溫度的增大而變大．