Question

10．如圖是測量“小燈泡額定功率”的實驗（小燈泡上標有“2.5V”的字樣）．已知電源是兩節(jié)新的干電池．

（1）請用筆畫線代替導線補畫甲圖實物電路；（原有導線不許改動，導線不許交叉）
（2）正確連接電路，閉合開關后，小燈泡不亮，電流表幾乎無示數(shù)、電壓表有示數(shù)（等于3V），原因是小燈泡斷路．
（3）排除故障后，實驗時發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)為2V，為了測額定功率應將滑動變阻器滑片P向C （選填“C”或“D”）端移動．
（4）當小燈泡正常發(fā)光時，電流表的示數(shù)如乙圖所示，則小燈泡的額定功率是0.75W．
（5）完成上述實驗后，小明想用原電路測量一段電阻絲R_x的阻值（約10Ω）．他用電阻絲替換了燈泡，閉合開關，發(fā)現(xiàn)電壓表已損壞，將其拆除，不改變其它電路元件連接方式，小明也完成了實驗．請你簡述實驗步驟并寫出計算R_x的最后表達式．（已知滑動變阻器的最大阻值為R₀）
實驗步驟：①將被測電阻R_X、滑動變阻器、電流表串聯(lián)在電路中；
②移動滑動變阻器使接入電阻為零時，讀出電流表示數(shù)為I₁；
③移動滑動變阻器到最大阻值處，讀出電流表示數(shù)I₂；．
表達式：R_x=$\frac{{I}_{2}{R}_{0}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$．

Answer 1

分析 （1）測量“小燈泡額定功率”的實驗中，電流表、滑動變阻器、燈泡應串聯(lián)，電壓表與燈泡并聯(lián)測燈泡兩端電壓，不能改動原有導線，必須學會先去掉電壓表不看．
（2）電流表示數(shù)為零，可能是電路出現(xiàn)了斷路，電壓表指針偏轉示數(shù)為電源電壓，電壓表中間斷路．
（3）根據(jù)燈泡兩端電壓與額定電壓的關系，確定滑動變阻器移動方向．
（4）讀出電流表示數(shù)，由P=UI計算出電功率．
（5）題目中只有一個電流表、滑動變阻器電阻、未知電阻，測量未知電阻阻值，肯定要根據(jù)滑動變阻器的特殊點，電源電壓不變進行設計．

解答 解：（1）測量“小燈泡額定功率”的實驗中，電流表、滑動變阻器、燈泡應串聯(lián)，電壓表與燈泡并聯(lián)測燈泡兩端電壓，不能改動原有導線，必須學會先去掉電壓表不看，把其它元件串聯(lián)起來，如圖所示．

（2）發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電流表示數(shù)為零，電路中存在斷路，電壓表指針偏轉示數(shù)為電源電壓，電壓表中間小燈泡斷路．
（3）測量燈泡額定功率需要使燈泡兩端的電壓從2V增加到2.5V，則滑動變阻器兩端電壓減小，由串聯(lián)分壓，滑動變阻器電阻變小，應向C端移動．
（4）電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，電流表的示數(shù)為0.3A；燈泡的額定功率為P=UI=2.5V×0.3A=0.75W；
（5）題目中只有一個電流表、滑動變阻器電阻、未知電阻，測量未知電阻阻值，肯定要根據(jù)滑動變阻器的兩個特殊位置，電源電壓不變進行設計，
步驟如下；
①將被測電阻R_X、滑動變阻器、電流表串聯(lián)在電路中；
②移動滑動變阻器使接入電阻為零時，讀出電流表示數(shù)為I₁；
③移動滑動變阻器到最大阻值處，讀出電流表示數(shù)I₂；
計算方法：
當滑動變阻器的電阻為零時，只有被測電阻R_X接入電路，測得電流為I₁，電源電壓為I₁R_X，
當滑動變阻器的電阻最大為R₀時，R₀與R_X串聯(lián)，測得電路電流為I₂，電源電壓為I₂（R₀+R_X），
所以根據(jù)電源電壓不變：I₁R_X=I₂（R₀+R_X），解得：${R}_{x}=\frac{{I}_{2}{R}_{0}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$
故答案為：（1）如圖所示；（2）小燈泡斷路；（3）C；（4）0.75；
（5）實驗步驟：①將被測電阻R_X、滑動變阻器、電流表串聯(lián)在電路中；
②移動滑動變阻器使接入電阻為零時，讀出電流表示數(shù)為I₁；
③移動滑動變阻器到最大阻值處，讀出電流表示數(shù)I₂；
表達式：${R}_{x}=\frac{{I}_{2}{R}_{0}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$

點評 此題考查了、電路連接、故障分析，滑動變阻器的使用、電功率計算、電路設計，是一道電學綜合試題．