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为了测量一额定电压为2.0V的小灯泡正常发光时的电阻,小华同学根据现有的一只待测小灯泡、两节新干电池(总电压为3V)、一个电压表、一个滑动变阻器、三只开关、若干阻值不同的定值电阻(阻值已知)和导线,设计出如图甲所示的实验电路图。

⑴请按照图甲,将图乙中的实物图电路连接完整;
⑵正确连接电路后,将滑动变阻器的滑片P移至电阻值最大处,闭合开关S和S1,断开开关S2,调节滑片P,使电压表的示数为2.00V;
⑶保持滑片P的位置不变,断开开关S1,闭合开关S2,电压表的示数如图丙所示,该示数为 V;
⑷已知定值电阻R0=4Ω,则小灯泡正常发光时的电阻为Ω;
⑸若在以上⑵中,无论怎样调节滑片P,电压表的示数始终小于2.00V,为了顺利进行实验,请你根据现有的器材提出一条解决措施:。
点拨:伏安法测量电阻、电功率是中考热点,器材几乎通用,原理不同。
结合欧姆定律可替代测量仪表,如本题用电压表和定值电阻代替电流表。
电流表和定值电阻组合也可取代电压表,试画出电路图。
滑动变阻器的使用,要理解阻值变化的原理。应用控制变量法,移动滑片时改变接入电路中电阻丝的长度来改变电阻。
把自己化为一个自由电荷,通过任意两个接线柱,发现都接上端或者下端的接线柱是错误的。只要选定下面的某个接线柱,电流通过的那部分电阻丝不随所选上端左侧还是右侧接线柱的变化而变化。故归纳为“一上一下,下柱定丝”。
本题图乙中,导线接滑动变阻器右下侧接线柱,依据上述规则,可判断是滑片右侧的电阻丝接入电路,滑片位于最左侧阻值最大。
根据电路图,连接实物图要分步完成。我给学生的策略是“先通一线,确定两点,补接支路,看清柱量”。
本题中以电流为核心,将开关S、三个用电器R0、L和P接入电路,找准支路的分合点,把电压表和开关S2接入电路;要注意接线柱的极性和电表的量程。最后将开关S1接入电路中。接入顺序可调整。
解:⑴根据图甲连接实物图,将电压表的负接线柱接在灯泡L的左接线柱,正接线柱接在S1的右接线柱。

⑶由图丙可知,电压表使用的是0−3V量程,其最小分度值为0.1V,指针所指位置为2.80V。
⑷闭合S和S1,断开S2时,电压表测灯泡两端电压,调节滑片P使电压表示数为2.00V,此时灯泡正常发光。保持滑片P位置不变,断开S1,闭合S2后,灯泡与R0串联,电压表测两者总电压,示数为2.80V。则R0两端电压U0=2.80V−2.00V=0.80V。根据串联电路电流处处相等,此时电路中的电流:


为了顺利进行实验,根据现有的器材提出的解决措施为:将R0更换为阻值较小的定值电阻(使定值电阻分得的电压减小为1V),或者选一个定值电阻与R0并联(二者并联后相当于一个阻值较小的定值电阻,也能使定值电阻分得的电压减小为1V)。
答案:⑴见解析;⑶2.80;⑷10;⑸将R0更换为阻值较小的定值电阻(或选一个定值电阻与R0并联)。
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