Question

18．如圖所示，是小明的實驗小組在“測量小燈泡的電阻”實驗中連接的一個實驗電路，所用小燈泡標有“2.5V”字樣．
（1）請指出電路連接中的兩個不當之處：
①電壓表沒有并聯在小燈泡兩端；
②電壓表量程選擇過大．
（2）他們改正電路連接中的不當之處后，閉合開關，移動變阻器滑片時，發(fā)現兩電表的示數和燈泡的亮度都同時變化，但兩電表的示數總是比較小，燈泡的亮度也較弱．出現這種現象的原因是：電源電壓過低．
（3）電路正常后，他們分別測出了小燈泡的幾組電壓和電流值．記錄如下：

電壓（V）	2.0	2.5	2.8
電流（A）	0.20	0.24	0.26

①小燈泡正常工作時的電阻大小約為10.4Ω；
②通過分析實驗數據可知，小燈泡的電阻是變化（填寫“不變”或“變化”）的，其原因是：小燈泡發(fā)光時，溫度升高造成電阻變化．
（4）實驗結束，小明提出了一個探究設想：可以利用圖中的實驗器材來探究“并聯電路中干路電流與各支路電流有什么關系”．（開關使用時可移動）
①請幫他們設計一個實驗方案，畫出電路圖；
②在實驗探究過程中，滑動變阻器不但可以改變電路中的電流，它還是電路中的一個電阻，但在移動滑片時一定要注意通常不把電阻調為零．

Answer 1

分析 （1）實物連接圖中找錯誤之處，主要從電壓表、電流表、滑動變阻器的正確使用上考慮：從電流表、電壓表的量程、連接方式、正負接線柱的接入方法上考慮，從滑動變阻器接線柱的接入和滑片的位置考慮；
（2）燈泡亮度較弱，說明電路電流太小，從I=$\frac{U}{R}$慮，可能是電壓太低，可能是電阻太大，但是滑動變阻器滑片移動過程中，兩表和燈泡亮度變化比較小，不是電阻大的原因；
（3）①在表格中找燈泡額定電壓2.5V時的電流，根據R=$\frac{U}{I}$計算電阻；
②根據R=$\frac{U}{I}$分別計算不同電壓下的電阻，判斷電阻是否變化，從電阻大小的影響因素分析電阻變化的原因；
（4）探究并聯電路中，干路電流與各支路電流關系時，必須設計成并聯電路；燈泡與滑動變阻器并聯，滑動變阻器是可變電阻，移動滑片，改變支路電流，觀察干路電流變化，滑動變阻器在移動滑片過程中不能阻值為0．

解答 解：（1）由圖知，電壓表并聯在滑動變阻器兩端，沒有并聯在燈泡兩端；
燈泡額定電壓為2.5V，電壓表選擇了0～15V量程，量程選擇太大；
由題目表格中電流值知，電流表應選擇0～0.6A量程，電流表選擇量程太大了；
（2）燈泡亮度較弱，電流太�。�根據I=$\frac{U}{R}$知，電流小，可能電壓小或電阻太大，
移動滑片過程中，電阻變化較大，兩表和燈泡亮度變化不大，可見原因是電源電壓太低；
（3）①小燈泡正常工作時的電阻：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.24A}$≈10.4Ω；
②由R=$\frac{U}{I}$得燈泡在2.0V、2.5V、2.8V時的電阻分別為：10Ω、10.4Ω、10.8Ω，
所以，燈泡電壓升高，燈絲電阻增大，
其原因是燈泡電壓增大，電流增大，燈泡的功率增大，燈絲溫度升高，燈絲電阻增大；
（4）①要探究并聯電路干路電流與各支路電流關系時，燈泡與滑動變阻器組成并聯電路，電流表在干路上，開關接在燈泡的支路上．如圖．

閉合開關，移動滑片，滑動變阻器電壓不變，電阻變化，電流變化，燈泡支路電流不變，觀察干路電流表變化情況．
保持滑動變阻器的滑片不動，斷開開關，滑動變阻器支路電流不變，燈泡支路減小為零，觀察干路電流表變化情況．
②實驗探究過程中，滑動變阻器不但可以改變電路中的電流，它還是電路中的一個電阻，移動滑片過程中，不能為0，如果為0，電路短路，損壞電流表、電源等．
故答案為：
（1）①電壓表沒有并聯在小燈泡兩端；②電壓表量程選擇過大（或電流表量程選擇過大）；
（2）電源電壓過低；
（3）①10.4Ω；②變化；小燈泡發(fā)光時，溫度升高造成電阻變化．
（4）①電路圖如上圖所示；②電阻（用電器）．

點評 本題考查了電壓表和電流表的正確使用、電路故障分析、電阻計算、燈絲電阻大小影響因素、設計探究并聯電路干路電流和支路電流關系等．其中，電路故障分析和設計電路是本題的難點．