Question

（2010?揚州二模）小明在拆裝手電筒時，發(fā)現(xiàn)手電筒的小燈泡上標有“3.8V”的字樣，但上面的電流值已經(jīng)模糊不清，他想通過實驗測量該燈泡正常發(fā)光時的電阻，圖甲為他所連的實驗電路．
（1）電池盒中至少有

三

節(jié)干電池．
（2）經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)電路接線有錯誤，小雨只做了一處改動就閉合開關進行實驗．請在他接錯的導線上打上“×”，并改正．
（3）實驗時，小雨移動滑動變阻器的滑片，當電壓表的示數(shù)為3.8V 時，電流表的示數(shù)如圖乙所示．則該小燈泡的額定電流為

0.3

A，正常發(fā)光時的電阻為

12.7

Ω．

（4）在此實驗的基礎上，老師又出示為數(shù)百歐的電阻R_X，提問能否用上述方法進行測量．同學們分析得出上述方案不行，原因是：

阻值太大，電流太小，無法測出

．接著，小明與其他同學經(jīng)過討論，通過增加一電阻箱R₀（0～9999Ω  5A）、定值電阻（200Ω 2A）、單刀雙擲開關等器材，設計出了A、B兩種不同方案，其電路圖如下：

①A方案所涉及的思想方法是

等效替換法

．
②在A、B兩種不同的方案中，你認為方案

B

的設計可以讓測量結果更準確，理由是：

可以進行多次測量求平均值，以減小誤差

．

Answer 1

分析：（1）為使小燈泡正常發(fā)光，電源電壓必須大于或等于小燈泡的額定電壓；
（2）滑動變阻器依靠改變接入電路的電阻線的長度改變電阻，連接方法是“一上一下”；
（3）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的分度值；已知燈泡額定電壓和正常工作的電流，利用公式R=

U

I

可以計算燈絲電阻；
（4）在電源電壓一定時，通過導體的電流隨導體電阻的增大而減小；
①阻值特別大的電阻Rx與滑動變阻器如果串聯(lián)，由于電壓與電阻成正比，電源電壓基本都加在了電阻Rx兩端，用阻值很大的電阻箱和定值電阻代替滑動變阻器，可以使電壓分配更合理，更便于測量；
②比較不同實驗方案的合理性，應該看能否達到實驗目的，能否盡可能減小誤差．

解答：解：
（1）小燈泡的額定電壓為3.8V，要使小燈泡正常發(fā)光，兩端電壓不能小于3.8V；一節(jié)干電池的電壓為1.5V，所以最少選擇三節(jié)干電池串聯(lián)作為電源．
（2）由實物圖知，滑動變阻器上面的兩個接線柱同時接入了電路，此時移動滑片，不能改變電路電流，必須要“一上一下”選擇接線柱．
（3）電流表選擇的是0～0.6A量程，小燈泡正常工作的電流為I=0.3A，燈泡額定電壓為U=3.8V，所以燈絲電阻為R=

U

I

=

3.8V

0.3A

=12.7Ω    
（4）電流與電阻成反比，電阻越大，電流越小，阻值太大，電流太小，無法測出；
①用阻值很大的電阻箱和定值電阻代替滑動變阻器，應用的是探究實驗的基本方法之一--等效替換法；
②方案A通過改變開關S連接a或b的位置，改變待測電阻Rx和電阻箱R與定值電阻R₀的串聯(lián)關系，雖能得出待測電阻的阻值，但只能得到一組數(shù)據(jù)，測量次數(shù)太少，誤差較大；方案B可以根據(jù)需要改變電阻箱的阻值，從而得到多組實驗數(shù)據(jù)，然后取平均值，誤差更小．所以采用B方案．
故答案為：
（1）三；
（2）電路改正如右上圖：
（3）0.3；12.7；
（4）阻值太大，電流太小，無法測出；
①等效替換法；
②B；可以進行多次測量求平均值，以減小誤差．

點評：本題最后一步難度較大，但體現(xiàn)了研究物理問題的基本方法--等效替換法．在解決實際問題時，很有借鑒意義．