Question

小斌學(xué)了“伏安法”測(cè)電阻后，看到自己買的學(xué)具里有小燈泡，決定來測(cè)量一下小燈泡的電阻，他還觀察到小燈泡上標(biāo)有“2.5V”的字樣．

（1）實(shí)驗(yàn)原理是

R=

U

I

．圖1是他連接的電路，還有部分沒有連接完整，請(qǐng)你用筆畫線代替導(dǎo)線，將電路連接完整，要求滑片向左移時(shí)燈泡變亮；
（2）當(dāng)他連完最后一根導(dǎo)線時(shí)，燈立即發(fā)光，則可能是因?yàn)樗�在連接電路時(shí)

沒有斷開開關(guān)

；若電壓表示數(shù)接近電源電壓，電流表指針有明顯偏轉(zhuǎn)，但無論怎樣調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，兩個(gè)表的示數(shù)都不變，原因可能是

滑動(dòng)變阻器同時(shí)接上面兩個(gè)接線柱

；
（3）小斌將測(cè)量得到的數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果填入下面的表格中：

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	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	0.18
電阻R/Ω		7.7	6.8	5.6

可以得出小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻為

8.3

Ω（保留一位小數(shù)），還可以知道該燈泡的額定功率為

0.75

W；
（4）從數(shù)據(jù)中小斌發(fā)現(xiàn)燈泡電阻是在變化的，這是因?yàn)闊艚z電阻會(huì)隨

溫度

的變化而改變；他把幾次實(shí)驗(yàn)算出的電阻值加起來求平均值，這種做法

不合理

（填“合理”或“不合理”）．
（5）他想繼續(xù)測(cè)量另一個(gè)定值電阻R_x的大小時(shí)，電壓表不慎損壞，經(jīng)過思考，他利用電流表、干電池、已知最大阻值為R_p的滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線設(shè)計(jì)出如圖2電路圖：實(shí)驗(yàn)步驟為：
①按照電路圖連接實(shí)物，連線時(shí)斷開，滑片置于最大阻值處：
②閉合開關(guān)，讀出此時(shí)電流表的示數(shù)為I₁；
③將滑片移到最小阻值處，讀出此時(shí)電流表的示數(shù)為I₂；
④斷開開關(guān)，整理器材，并把滑動(dòng)變阻器的最大阻值R_p記錄下來．則R_x=

I1R0

I2-I1

 （用符號(hào)表示）

Answer 1

分析：（1）伏安法測(cè)電阻的原理是歐姆定律；根據(jù)題目要求確定滑動(dòng)變阻器的接法，把滑動(dòng)變阻器與開關(guān)串聯(lián)接入電路，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端．
（2）連接電路時(shí)要斷開開關(guān)；滑動(dòng)變阻器要接一上一下兩個(gè)接線柱，不能同時(shí)直接上面兩個(gè)或下面兩個(gè)接線柱．
（3）由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)找出燈泡額定電壓對(duì)應(yīng)的電流，然后由歐姆定律求出燈泡電阻，由P=UI求出燈泡額定功率．
（4）燈泡電阻受溫度影響，隨溫度變化而變化；燈泡在不同電壓下的電阻不同，求不同電壓下電阻的平均值沒有意義．
（5）根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟及測(cè)出的物理量，應(yīng)用串聯(lián)電路特點(diǎn)與歐姆定律求出電阻阻值．

解答：解：（1）測(cè)出燈泡兩端電壓與電流，由歐姆定律：I=

U

R

的變形公式R=

U

I

可以求出燈泡電阻；滑片向左移時(shí)燈泡變亮，滑動(dòng)變阻器應(yīng)接左下接線柱A，把滑動(dòng)變阻器與開關(guān)串聯(lián)接入電路，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，電路圖如圖所示．
（2）連完最后一根導(dǎo)線時(shí)，燈立即發(fā)光，這是由于連接電路時(shí)沒有斷開開關(guān)造成的；電壓表示數(shù)接近電源電壓，電流表指針有明顯偏轉(zhuǎn)，但無論怎樣調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，兩個(gè)表的示數(shù)都不變，這是由于滑動(dòng)變阻器同時(shí)接上面兩個(gè)接線柱，滑動(dòng)變阻器被斷路造成的．
（3）由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，燈泡額定電壓2.5V對(duì)應(yīng)的電流為0.3A，∵I=

U

R

，∴燈泡電阻R=

U

I

=

2.5V

0.3A

≈8.3Ω．
（4）由于燈絲電阻受溫度影響，隨溫度的變化而變化，因此由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，燈泡電阻是在變化的；燈泡在不同電壓下的電阻不同，求燈泡不同電壓下電阻的平均值的做法是錯(cuò)誤的．
（5）將滑片移至阻值最大處記下電流表的示數(shù)I₁，則U=I₁（R₀+R_x）①；
將滑片移至阻值最小處（連入電阻為0），記下電流表的示數(shù)I₂，則：U=I₂R_x ②；
由①②得：U=I₂R_x=I₁（R₀+R_x），待測(cè)電阻阻值R_x=

I1R0

I2-I1

．
故答案為：（1）R=

U

I

；電路圖如圖所示；（2）沒有斷開開關(guān)；滑動(dòng)變阻器同時(shí)接上面兩個(gè)接線柱；（3）8.3；0.75；（4）溫度；不合理；（5）

I1R0

I2-I1

．

點(diǎn)評(píng)：（1）燈泡電阻受溫度影響，燈泡在不同電壓下的功率不同，燈絲溫度不同，燈絲電阻不同，不能求不同電壓下燈泡電阻的平均值作為燈泡的電阻．
（2）常規(guī)測(cè)電阻是利用伏安法，在電壓表或電流表缺少時(shí)，當(dāng)滑動(dòng)變阻器最大電阻已知時(shí)，采用滑動(dòng)變阻器和被測(cè)電阻串聯(lián)．滑動(dòng)變阻器的阻值最大和最小時(shí)，完成兩次測(cè)量，根據(jù)U=IR，求出電源電壓，利用兩次過程的電源電壓相等，列出等式，解被測(cè)電阻R_x．