登录
13. 如图17-11甲所示是小明测量小灯泡电阻的实验电路。电源电压$U=6\ \mathrm{V}$，小灯泡L的额定电压为2.5 V。
(1)请用笔画线表示导线，将该电路连接完整，要求导线不交叉。
(2)实验测量出的数据如表所示，根据数据分析，最大电阻为$20\ \Omega$的滑动变阻器
(3)小明完成第5组数据测量后，要测量小灯泡正常发光时的电阻，滑动变阻器滑片应向
(4)小明在测量第6组数据时发现电流表损坏，于是他利用图17-11乙所示的电路测量出了小灯泡正常发光时的电阻，已知定值电阻$R_0$的阻值为$5\ \Omega$。实验步骤如下：
①闭合开关$\mathrm{S}_0$，单刀双掷开关$\mathrm{S}$接1，移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数$U_1=$
②保持滑动变阻器滑片的位置不变，将单刀双掷开关$\mathrm{S}$接2，电压表的示数如图17-11丙所示，则小灯泡L正常发光时的电阻$R_L=$
(1)请用笔画线表示导线，将该电路连接完整，要求导线不交叉。
(2)实验测量出的数据如表所示，根据数据分析，最大电阻为$20\ \Omega$的滑动变阻器
不能
（选填“能”或“不能”）满足实验要求。(3)小明完成第5组数据测量后，要测量小灯泡正常发光时的电阻，滑动变阻器滑片应向
右
（选填“左”或“右”）滑动。(4)小明在测量第6组数据时发现电流表损坏，于是他利用图17-11乙所示的电路测量出了小灯泡正常发光时的电阻，已知定值电阻$R_0$的阻值为$5\ \Omega$。实验步骤如下：
①闭合开关$\mathrm{S}_0$，单刀双掷开关$\mathrm{S}$接1，移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数$U_1=$
2.5
V；②保持滑动变阻器滑片的位置不变，将单刀双掷开关$\mathrm{S}$接2，电压表的示数如图17-11丙所示，则小灯泡L正常发光时的电阻$R_L=$
8.3
$\Omega$。（结果保留一位小数）答案
13.(1)
(2)不能
(3)右
(4)①2.5 ②8.3
解析
【分析】
本题围绕测量小灯泡电阻的实验展开，需分步骤思考：
1. 电路连接：测量小灯泡电阻时，电压表应并联在小灯泡两端，小灯泡额定电压为2.5V，故电压表选0~3V量程；滑动变阻器按“一上一下”接线，原图中滑动变阻器已接左下接线柱，需将其上方任意接线柱接入电路，保证导线不交叉即可完成连接。
2. 滑动变阻器的判断：根据串联电路电压规律，计算实验中滑动变阻器需要的最大阻值，与给定的20Ω比较，若所需最大阻值大于20Ω则不能满足要求。
3. 滑动变阻器的调节：要使小灯泡正常发光，需增大其两端电压，根据串联分压原理，应减小滑动变阻器接入的电阻，结合滑动变阻器接线方式判断滑片移动方向。
4. 特殊方法测电阻：利用定值电阻和电压表，通过开关切换，先让小灯泡正常发光（电压表测其额定电压），再测灯泡与定值电阻的总电压，结合欧姆定律计算灯泡正常发光时的电阻。
【解析】
(1) 电路连接：将电压表的“3”接线柱与小灯泡的右接线柱连接，滑动变阻器上方任一接线柱接入电路，使电压表并联在灯泡两端，量程选0~3V，导线不交叉（对应图id=1）。
(2) 滑动变阻器判断：电源电压U=6V，当小灯泡两端电压最小时，滑动变阻器分压最大，计算得所需滑动变阻器最大阻值大于20Ω，故不能满足实验要求。
(3) 滑动变阻器调节：要增大小灯泡两端电压，需减小滑动变阻器接入电阻，滑动变阻器接左下接线柱，滑片向右移动时接入电阻变小，故滑片向右滑动。
(4) 特殊方法测电阻：
① 闭合开关S₀，单刀双掷开关S接1时，电压表测小灯泡电压，需使小灯泡正常发光，故电压为额定电压2.5V；
② S接2时，电压表测灯泡和R₀的总电压，示数为4V，R₀两端电压U₀=4V-2.5V=1.5V，电路电流I=U₀/R₀=1.5V/5Ω=0.3A，小灯泡正常发光电阻R_L=U额/I=2.5V/0.3A≈8.3Ω。
【答案】
13.(1) (2)不能 (3)右 (4)①2.5 ②8.3
【知识点】
伏安法测电阻、欧姆定律应用、滑动变阻器的使用
【点评】
本题为测量小灯泡电阻的综合实验题，涵盖电路连接、滑动变阻器的选择与调节、特殊方法测电阻等考点，考查学生对实验原理的理解和操作能力，需灵活运用串联电路规律和欧姆定律分析问题。
【难度系数】
0.5
本题围绕测量小灯泡电阻的实验展开，需分步骤思考：
1. 电路连接：测量小灯泡电阻时，电压表应并联在小灯泡两端，小灯泡额定电压为2.5V，故电压表选0~3V量程；滑动变阻器按“一上一下”接线，原图中滑动变阻器已接左下接线柱，需将其上方任意接线柱接入电路，保证导线不交叉即可完成连接。
2. 滑动变阻器的判断：根据串联电路电压规律，计算实验中滑动变阻器需要的最大阻值，与给定的20Ω比较，若所需最大阻值大于20Ω则不能满足要求。
3. 滑动变阻器的调节：要使小灯泡正常发光，需增大其两端电压，根据串联分压原理，应减小滑动变阻器接入的电阻，结合滑动变阻器接线方式判断滑片移动方向。
4. 特殊方法测电阻：利用定值电阻和电压表，通过开关切换，先让小灯泡正常发光（电压表测其额定电压），再测灯泡与定值电阻的总电压，结合欧姆定律计算灯泡正常发光时的电阻。
【解析】
(1) 电路连接：将电压表的“3”接线柱与小灯泡的右接线柱连接，滑动变阻器上方任一接线柱接入电路，使电压表并联在灯泡两端，量程选0~3V，导线不交叉（对应图id=1）。
(2) 滑动变阻器判断：电源电压U=6V，当小灯泡两端电压最小时，滑动变阻器分压最大，计算得所需滑动变阻器最大阻值大于20Ω，故不能满足实验要求。
(3) 滑动变阻器调节：要增大小灯泡两端电压，需减小滑动变阻器接入电阻，滑动变阻器接左下接线柱，滑片向右移动时接入电阻变小，故滑片向右滑动。
(4) 特殊方法测电阻：
① 闭合开关S₀，单刀双掷开关S接1时，电压表测小灯泡电压，需使小灯泡正常发光，故电压为额定电压2.5V；
② S接2时，电压表测灯泡和R₀的总电压，示数为4V，R₀两端电压U₀=4V-2.5V=1.5V，电路电流I=U₀/R₀=1.5V/5Ω=0.3A，小灯泡正常发光电阻R_L=U额/I=2.5V/0.3A≈8.3Ω。
【答案】
13.(1)
(2)不能 (3)右 (4)①2.5 ②8.3【知识点】
伏安法测电阻、欧姆定律应用、滑动变阻器的使用
【点评】
本题为测量小灯泡电阻的综合实验题，涵盖电路连接、滑动变阻器的选择与调节、特殊方法测电阻等考点，考查学生对实验原理的理解和操作能力，需灵活运用串联电路规律和欧姆定律分析问题。
【难度系数】
0.5
14.随着社会的发展和科技的进步，电路元件在各行各业得到了广泛的应用。热敏电阻就是其中之一，热敏电阻的阻值会随着温度的改变而改变。如图17-12甲所示是用热敏电阻测量环境温度的简化电路，电路中电流表的测量范围为0～0.02 A，滑动变阻器R的铭牌上标有“400 Ω 0.3 A”字样。$R_T$为热敏电阻，其阻值随环境温度变化的关系图像如图17-12乙所示，电源电压保持不变。请完成下列问题：
(1)热敏电阻的阻值随温度的升高而
(2)将此电路放入温度为30 ℃的环境中，闭合开关S，移动滑动变阻器的滑片P，使滑动变阻器接入电路的电阻R＝300 Ω，此时电流表的读数为0.01 A，求电源电压。
(3)若环境温度为40 ℃时，要保证电流表的安全，求滑动变阻器可以调节的阻值范围。
图17-12
(1)热敏电阻的阻值随温度的升高而
减小
。(2)将此电路放入温度为30 ℃的环境中，闭合开关S，移动滑动变阻器的滑片P，使滑动变阻器接入电路的电阻R＝300 Ω，此时电流表的读数为0.01 A，求电源电压。
(3)若环境温度为40 ℃时，要保证电流表的安全，求滑动变阻器可以调节的阻值范围。
图17-12
答案
14.(1)减小
(2)解 由图像可知,R与$R_T$串联,当环境温度为30 ℃,$R_T=300\ \Omega$,
$U=I(R+R_T)=0.01\ \mathrm{A}×(300\ \Omega+300\ \Omega)=6\ \mathrm{V}$
(3)当环境温度为40 ℃时,$R_T'=200\ \Omega$,当电路中的电流达到电流表的最大值时,电路中允许的最小总电阻$R_{\mathrm{总}}=\frac{U}{I'}=\frac{6\ \mathrm{V}}{0.02\ \mathrm{A}}=300\ \Omega$,此时滑动变阻器接入的电阻$R'=300\ \Omega-200\ \Omega=100\ \Omega$,故滑动变阻器可调节的范围是100～400 Ω。
(2)解 由图像可知,R与$R_T$串联,当环境温度为30 ℃,$R_T=300\ \Omega$,
$U=I(R+R_T)=0.01\ \mathrm{A}×(300\ \Omega+300\ \Omega)=6\ \mathrm{V}$
(3)当环境温度为40 ℃时,$R_T'=200\ \Omega$,当电路中的电流达到电流表的最大值时,电路中允许的最小总电阻$R_{\mathrm{总}}=\frac{U}{I'}=\frac{6\ \mathrm{V}}{0.02\ \mathrm{A}}=300\ \Omega$,此时滑动变阻器接入的电阻$R'=300\ \Omega-200\ \Omega=100\ \Omega$,故滑动变阻器可调节的范围是100～400 Ω。
解析
【分析】
本题围绕热敏电阻的特性及串联电路的电学计算展开：（1）需观察图乙中热敏电阻阻值随温度的变化规律直接判断；（2）电路为滑动变阻器与热敏电阻串联，根据欧姆定律，电源电压等于电路电流乘以总电阻，需先从图中获取对应温度下热敏电阻的阻值；（3）结合电流表量程确定电路最大电流，再通过欧姆定律算出总电阻最小值，进而得到滑动变阻器的阻值范围，同时要考虑滑动变阻器的最大阻值限制。
【解析】
（1）由图乙的热敏电阻阻值随温度变化图像可知，温度升高时，热敏电阻的阻值减小；
（2）当环境温度为30℃时，从图乙得热敏电阻阻值$R_T=300\ \Omega$，已知滑动变阻器接入电阻$R=300\ \Omega$，电路电流$I=0.01\ \mathrm{A}$，根据串联电路总电阻等于各电阻之和，结合欧姆定律$U=IR_{\mathrm{总}}$，可得电源电压：
$U=I(R+R_T)=0.01\ \mathrm{A}×(300\ \Omega+300\ \Omega)=6\ \mathrm{V}$；
（3）当环境温度为40℃时，从图乙得热敏电阻阻值$R_T'=200\ \Omega$，电流表量程为0～0.02 A，故电路最大电流$I_{\mathrm{最大}}=0.02\ \mathrm{A}$。为保证电流表安全，电路总电阻最小值为：
$R_{\mathrm{总最小}}=\frac{U}{I_{\mathrm{最大}}}=\frac{6\ \mathrm{V}}{0.02\ \mathrm{A}}=300\ \Omega$，
此时滑动变阻器接入的最小电阻：
$R_{\mathrm{最小}}=R_{\mathrm{总最小}}-R_T'=300\ \Omega-200\ \Omega=100\ \Omega$；
滑动变阻器铭牌标有“400 Ω 0.3 A”，其最大阻值为400 Ω，因此滑动变阻器可调节的阻值范围是100 Ω～400 Ω。
【答案】
(1)减小；(2)电源电压为6 V；(3)滑动变阻器可调节的阻值范围是100 Ω～400 Ω
【知识点】
串联电路特点、欧姆定律应用、热敏电阻特性
【点评】
本题结合热敏电阻的特性，考查串联电路规律和欧姆定律的应用，解题核心是从图像中提取对应温度下热敏电阻的阻值，需注意电路安全时电流的限制条件，属于中等难度的电学综合题，能较好考查学生的基础应用能力。
【难度系数】
0.5
本题围绕热敏电阻的特性及串联电路的电学计算展开：（1）需观察图乙中热敏电阻阻值随温度的变化规律直接判断；（2）电路为滑动变阻器与热敏电阻串联，根据欧姆定律，电源电压等于电路电流乘以总电阻，需先从图中获取对应温度下热敏电阻的阻值；（3）结合电流表量程确定电路最大电流，再通过欧姆定律算出总电阻最小值，进而得到滑动变阻器的阻值范围，同时要考虑滑动变阻器的最大阻值限制。
【解析】
（1）由图乙的热敏电阻阻值随温度变化图像可知，温度升高时，热敏电阻的阻值减小；
（2）当环境温度为30℃时，从图乙得热敏电阻阻值$R_T=300\ \Omega$，已知滑动变阻器接入电阻$R=300\ \Omega$，电路电流$I=0.01\ \mathrm{A}$，根据串联电路总电阻等于各电阻之和，结合欧姆定律$U=IR_{\mathrm{总}}$，可得电源电压：
$U=I(R+R_T)=0.01\ \mathrm{A}×(300\ \Omega+300\ \Omega)=6\ \mathrm{V}$；
（3）当环境温度为40℃时，从图乙得热敏电阻阻值$R_T'=200\ \Omega$，电流表量程为0～0.02 A，故电路最大电流$I_{\mathrm{最大}}=0.02\ \mathrm{A}$。为保证电流表安全，电路总电阻最小值为：
$R_{\mathrm{总最小}}=\frac{U}{I_{\mathrm{最大}}}=\frac{6\ \mathrm{V}}{0.02\ \mathrm{A}}=300\ \Omega$，
此时滑动变阻器接入的最小电阻：
$R_{\mathrm{最小}}=R_{\mathrm{总最小}}-R_T'=300\ \Omega-200\ \Omega=100\ \Omega$；
滑动变阻器铭牌标有“400 Ω 0.3 A”，其最大阻值为400 Ω，因此滑动变阻器可调节的阻值范围是100 Ω～400 Ω。
【答案】
(1)减小；(2)电源电压为6 V；(3)滑动变阻器可调节的阻值范围是100 Ω～400 Ω
【知识点】
串联电路特点、欧姆定律应用、热敏电阻特性
【点评】
本题结合热敏电阻的特性，考查串联电路规律和欧姆定律的应用，解题核心是从图像中提取对应温度下热敏电阻的阻值，需注意电路安全时电流的限制条件，属于中等难度的电学综合题，能较好考查学生的基础应用能力。
【难度系数】
0.5
