Question

某班同学到实验室做“测定小灯泡额定功率”的实验．被测小灯泡的额定电压为3.8V，电阻约为10Ω．实验室有

某班同学到实验室做“测定小灯泡额定功率”的实验．被测小灯泡的额定电压为3.8V，电阻约为10Ω．实验室有如下器材：电源（电压为6V）、电流表（0～0.6A 0～3A）、电压表（0～3V 0～15V）、开关各一只，导线若干，滑动变阻器两只：R1（5Ω 0.5A）、R2（10Ω 0.5A）．同学们设计的电路如图1所示，但不知电压表的另一接线柱是接在电流表的哪一侧．（1）请你设计一种方案补充电路图并完成实物图．（2）滑动变阻器应选用______（选填“R1”、“R2”）；（3）老师告诉小星，电流表和电压表是有电阻的，假设没有两只电表，小灯泡在0.3A时正常发光，现在按你设计的图形将电流值也调到0.3A，测得电功率是偏大还是偏小呢？______．原因是______．（4）小明用图2来研究通过导体的电流跟导体电阻的关系．他第一次实验用的定值电阻的阻值为R1，闭合开关后，记下电流表的示数为I1．他第二次实验仅将定值电阻的阻值换为2R1，闭合开关后，记下电流表的示数为I2，结果发现I2＜I1，但I2≠I22，由此，他认为电流跟电阻不成反比．你如何评价小明的结论？______．（5）如图3中，在不知道电源电压的情况下，能够利用已知电阻R0测出未知电阻Rx阻值的电路图是______（选填：“甲”、“乙”或“丙”）．

Answer 1

（1）这里有两种接法，如下图，在连接时应注意电路图和实物图的对应，且由于灯泡的额定电压是3.8V，故电压表选用大量程，同理据灯泡的电阻约为10Ω可知，此时灯泡正常工作时的电流约为I=

U

R

=

3.8V

10Ω

=0.38A，故电流表应选小量程；
（2）灯泡正常工作时，电路电流约为0.38A，滑动变阻器两端电压为：U′=U-U_L=6V-3.8V=2.2V．
所以滑动变阻器电阻为：R′=

U′

I

=

2.2V

0.38A

=≈5.8Ω，所以滑动变阻器应选R₂（10Ω  0.5A）；
（3）将电流值也调到0.3A时，测得电功率是不准确的；图1中偏小；因为电流表测出的0.3A电流等于通过灯泡的电流和通过电压表的电流之和，则通过灯泡电流比0.3A小；
图2中偏大；因为电流是准确的，但所测电压是电流表和灯泡的总电压，比灯泡两端电压大．

（5）电流与电阻成反比的前提条件是电压不变，小明在第二次实验时没有调节滑动变阻器的滑片，保持电压表的读数不变，所以得出的结论错误；
（6）甲图测出R_x的电流，但不知其两端的电压，所以不可以测出其电阻；
乙图通过V₂可测出Rx两端的电压，通过V₁示数和R₀可以计算出电路中的电流，所以可以测出R_x的阻值；
丙图只能测出其两端的电压，但不知通过R_x的电流，所以不能测出电阻值．
故答案为：（1）见上图；（2）R₂；（3）偏小（或偏大）；电流表测出的0.3A电流等于通过灯泡的电流和通过电压表的电流之和，则通过灯泡电流比0.3A小（或测得的电流是准确的，但所测电压是电流表和灯泡的总电压，比灯泡两端电压大）；（4）结论是错误的．原因是他在第二次实验时没有调节滑动变阻器的滑片，保持电压表的读数不变；（5）乙．