《2025年新课程学习与测评同步学习九年级物理全一册人教版》

例 2 科技小组在“测量小灯泡电阻”的实验中,所用的实验器材有：额定电压为$ 2.5 V $的小灯泡、滑动变阻器、电流表、电压表、电池、开关、导线等。

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(1)正确连接电路后闭合开关,调节滑动变阻器滑片进行多次实验,实验数据如下表所示。由实验数据可以判断小灯泡在额定电压下发光时的电阻可能为______。(填字母)
| 实验次数 | 1 | 2 | 3 | 4 |
| 电压$ U / V $ | 1.0 | 1.5 | 2.0 | 3.0 |
| 电流$ I / A $ | 0.18 | 0.22 | 0.25 | 0.30 |
| 灯丝电阻$ R / \Omega $ | 5.56 | 6.86 | 8.00 | 10.00 |
A. $ 7.60 \Omega $
B. $ 8.93 \Omega $
C. $ 10.60 \Omega $
(2)某同学在实验时不慎将正在发光的灯泡外壳碰碎,他们惊奇地发现电流表的示数比玻璃外壳破碎前大,说明玻璃外壳破碎后灯丝电阻变______。
(3)玻璃外壳破碎后对着灯丝吹气,发现灯泡两端电压突然变小,电流突然变大,说明吹气加快灯丝表面空气流速,加快散热速度,从而使灯丝电阻变小,由此推断,灯丝的电阻大小与______有关,玻璃外壳可能起到______的作用。
(4)细心的同学在实验过程中发现灯丝呈螺旋状,如图 17 - 8 乙所示,查询资料后得知,这是为了使灯泡具有一定的电阻,灯丝设计成螺旋状能增大灯泡的电阻的原因：______。(任写一条)

答案：
(1)B
(2)小
(3)温度 减少散热,提高灯丝温度
(4)减少散热、增加导体的长度 【解析】
(1)由表中数据可知,灯泡的电阻随其两端电压的增大而增大。当灯泡两端电压为2.0 V时,灯丝电阻为8.00 Ω;当灯泡两端电压为3.0 V时,灯丝电阻为10.00 Ω。灯泡正常发光(2.5 V)时的电阻应在8~10 Ω之间。
(2)玻璃外壳破碎后电流表的示数比破碎前大,电源电压和滑片位置不动,由欧姆定律可知,电路的总电阻比玻璃外壳破碎前小,即玻璃外壳破碎后灯丝电阻变小。
(3)玻璃外壳破碎后对着灯丝吹气,发现灯泡两端电压突然变小,电流突然变大,说明吹气加快灯丝表面空气流速,加快散热速度,从而使灯丝电阻变小,由此推断,灯丝的电阻大小与温度有关,温度越低,电阻越小,而玻璃外壳可能起到隔热保温的作用。
(4)灯丝的电阻与长度和温度有关。将灯丝设计成螺旋状可以减少散热,提升灯丝的温度,也可以增加灯丝的长度。

1. 实验创新 物理兴趣小组的同学在学习“欧姆定律”时,发现某些电阻的阻值会随温度、压力等外界因素的改变而发生变化。他们在实验室中找到了一个热敏电阻,并围绕这个热敏电阻进行了一系列实验。

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(1)首先,要探究如图 17 - 9 甲所示的热敏电阻的阻值与温度的关系。为此他们从实验室找到所需器材,连接了如图 17 - 9 乙所示的电路。为了使现象更明显,烧杯中的液体应该选择______(选填“水”或“煤油”)。
(2)点燃酒精灯,闭合开关进行实验,电源电压不变,记录的数据如下表所示。分析实验数据可知该热敏电阻的阻值随温度升高而______(选填“增大”或“减小”)。
| 温度$ t / ^ { \circ } C $ | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 |
| 电流$ I / A $ | 0.13 | 0.16 | 0.21 | 0.27 | 0.34 | 0.43 | 0.55 |
(3)实验小组要将该热敏电阻和一个电压表改装成一个指针式温度计,设计的电路如图 17 - 9 丙所示,若要使电压表示数随温度升高而增大,则应将电压表并联在______(选填“$ ab $”“$ bc $”或“$ ac $”)两端。
(4)小华用另外三个热敏电阻$ A $、$ B $、$ C $替换烧杯内的热敏电阻,重做上述实验,获得了如图 17 - 9 丁所示的“$ I - t $”关系图像,其中灵敏度最高的热敏电阻是______。

答案：
(1)煤油
(2)减小
(3)ab
(4)A 【解析】
(1)为了使现象更明显,需使液体的温度变化比较明显,即需要比热容较小的液体,所以烧杯中的液体应选择煤油。
(2)题表中的数据显示,通过热敏电阻的电流随温度升高而增大,电源电压不变,由$ R=\frac{U}{I} $可知,热敏电阻的阻值随温度升高而减小。
(3)该热敏电阻的阻值随温度升高而减小,根据串联电路的分压原理可知,温度升高时,该热敏电阻两端电压减小,定值电阻两端电压增大。要求电压表示数随温度升高而增大,故应将电压表并联在定值电阻两端,即ab两端。
(4)热敏电阻的灵敏度越高,其阻值随温度变化越快;由题图丁可知,A的灵敏度最高。