Question

小明為測量小燈泡的電阻（電阻約為10Ω），設(shè)計了如圖甲所示的電路圖．已知電源電壓恒定，準確值未知，小燈泡的額定電壓為2.5V，滑動變阻器標有“20Ω 1A”字樣．
（1）圖乙是小明根據(jù)電路圖連接的實物圖．閉合開關(guān)，移動滑動變阻器的滑片，發(fā)現(xiàn)小燈泡________；經(jīng)檢查，是由于一根導(dǎo)線連接錯誤．請你在實物圖中連接錯誤的導(dǎo)線上打“×”并補畫出正確的連線．
（2）小明正確連接電路后，閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，電流表無示數(shù)，電壓表示數(shù)很大，那么該電路出現(xiàn)的故障可能是________．
（3）小明排除故障后，繼續(xù)實驗，測得三組數(shù)據(jù)，請你幫他設(shè)計此實驗的表格．
（4）當小燈泡兩端電壓為2.5V時，燈正常發(fā)光，．通過燈泡的電流如圖丙所示，讀數(shù)為________A，燈泡正常發(fā)光的電阻為________Ω．
（5）在整理器材時，小明發(fā)現(xiàn)電壓表損壞，在不改變電路連接的情況下，利用剩下的：導(dǎo)材還能否測出小燈泡的電阻？（不考慮溫度對燈絲電阻的影響），請你幫他設(shè)計實驗電路圖，簡單描述實驗步驟，寫出數(shù)學(xué)表達式．
實驗步驟：________；
電路圖：________；
表達式：________．

Answer 1

解：
（1）由原實物圖知，電壓表與燈泡串聯(lián)在電路中，由于電壓表阻值太大，所以通過燈泡電流非常小，因此燈泡不亮；
測量燈泡電阻的電路圖如下圖，從電源正極-開關(guān)-電流表-滑動變阻器-燈泡-電源負極，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，所以燈泡和電流表之間導(dǎo)線連接錯誤．
故答案為：不亮；實物連接如下．

（2）燈泡不亮，電流表無示數(shù)，說明電路無電流；電壓表有示數(shù)且較大，說明電路有電壓且與電壓表串聯(lián)的電路是通路，所以故障原因是燈泡斷路；
故答案是：斷路．
（3）此實驗的目的是測量燈泡電阻，采用的方法是伏安法，需要直接測量的物理量有電壓和電流，然后用公式R=得到電阻值；同時為研究電阻與溫度的關(guān)系，需要改變電阻兩端電壓，進行三次實驗．所以表格設(shè)計如下：

實驗次數(shù)	U/V	I/A	R/Ω
1
2
3

（4）由圖知，電流表選擇的是0～0.6A量程，對應(yīng)的分度值為0.02A，此時電流表的示數(shù)為I=0.3A
燈泡正常發(fā)光時的電阻為R==≈8.3Ω．
故答案為：0.3；8.3．
（5）答：
實驗電路設(shè)計：把滑動變阻器調(diào)到最大阻值處，作為定值電阻與燈泡串聯(lián)，測出電路電流；把滑動變阻器滑片移到最小阻值處，使燈泡與電源串聯(lián)，測出電路電流．
①電路圖如圖乙所示．

②主要實驗步驟如下：
a．把滑片P移到b端，讀出電流表的讀數(shù)I₁；
b．把滑片P移到a端，讀出電流表的讀數(shù)I₂．
③燈泡電阻表達式為R=．
分析：（1）根據(jù)測量2.5V小燈泡的電阻的電路圖，從電源正極、開關(guān)、電流表、滑動變阻器、燈泡、電源負極，電壓表并聯(lián)的燈泡兩端，由此可以判斷燈泡和電流表負接線柱的導(dǎo)線連接錯誤，而是燈泡右端的導(dǎo)線和電源負極連接．
電壓表的電阻很大，在電路中相當于斷路，如圖，電壓表串聯(lián)在電路中，電路相當于斷路，燈泡不亮．
（2）根據(jù)電路中燈泡的亮暗和電流表、電壓表有無示數(shù)情況，可判斷電路的連接狀態(tài)；
（3）實驗記錄表格的設(shè)計應(yīng)該從方便記錄實驗數(shù)據(jù)，方便分析實驗結(jié)論兩方面考慮；
（4）讀取電流表示數(shù)時，首先要明確電流表選擇的量程和對應(yīng)的分度值，讀數(shù)時視線與指針所在刻度線垂直；已知燈泡兩端電壓和通過的電流，利用公式R=得到燈絲電阻；
（5）電壓表已壞，只能用電流表測電阻，可把滑動變阻器作為定值電阻使用，要測量燈泡的阻值，可以采用整個滑動變阻器與燈泡串聯(lián)的方式，測出通過電路的電流；
然后使滑動變阻器短路，測出通過燈泡的電流．最后根據(jù)電源電壓不變列出方程，求出燈泡的阻值．
點評：此題綜合考查了電路的連接、電路的故障、電流表的讀數(shù)、實驗表格的設(shè)計和實驗過程的設(shè)計，具有代表性；特別是最后一問設(shè)計實驗，有一定的難度，需要仔細分析，重點掌握．