Question

10．如圖是測(cè)量“小燈泡額定功率”的實(shí)驗(yàn)（小燈泡上標(biāo)有“2.5V”的字樣）．已知電源是兩節(jié)新的干電池．

（1）請(qǐng)用筆畫(huà)線(xiàn)代替導(dǎo)線(xiàn)補(bǔ)畫(huà)甲圖實(shí)物電路；（原有導(dǎo)線(xiàn)不許改動(dòng)，導(dǎo)線(xiàn)不許交叉）
（2）正確連接電路，閉合開(kāi)關(guān)后，小燈泡不亮，電流表幾乎無(wú)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(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)為2V，為了測(cè)額定功率應(yīng)將滑動(dòng)變阻器滑片P向C （選填“C”或“D”）端移動(dòng)．
（4）當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時(shí)，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(shí)驗(yàn)后，小明想用原電路測(cè)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(kāi)關(guān)，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(shí)驗(yàn)．請(qǐng)你簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)步驟并寫(xiě)出計(jì)算R_x的最后表達(dá)式．（已知滑動(dòng)變阻器的最大阻值為R₀）
實(shí)驗(yàn)步驟：①將被測(cè)電阻R_X、滑動(dòng)變阻器、電流表串聯(lián)在電路中；
②移動(dòng)滑動(dòng)變阻器使接入電阻為零時(shí)，讀出電流表示數(shù)為I₁；
③移動(dòng)滑動(dòng)變阻器到最大阻值處，讀出電流表示數(shù)I₂；．
表達(dá)式：R_x=$\frac{{I}_{2}{R}_{0}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$．

Answer 1

分析 （1）測(cè)量“小燈泡額定功率”的實(shí)驗(yàn)中，電流表、滑動(dòng)變阻器、燈泡應(yīng)串聯(lián)，電壓表與燈泡并聯(lián)測(cè)燈泡兩端電壓，不能改動(dòng)原有導(dǎo)線(xiàn)，必須學(xué)會(huì)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(zhuǎn)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(guān)系，確定滑動(dòng)變阻器移動(dòng)方向．
（4）讀出電流表示數(shù)，由P=UI計(jì)算出電功率．
（5）題目中只有一個(gè)電流表、滑動(dòng)變阻器電阻、未知電阻，測(cè)量未知電阻阻值，肯定要根據(jù)滑動(dòng)變阻器的特殊點(diǎn)，電源電壓不變進(jìn)行設(shè)計(jì)．

解答 解：（1）測(cè)量“小燈泡額定功率”的實(shí)驗(yàn)中，電流表、滑動(dòng)變阻器、燈泡應(yīng)串聯(lián)，電壓表與燈泡并聯(lián)測(cè)燈泡兩端電壓，不能改動(dòng)原有導(dǎo)線(xiàn)，必須學(xué)會(huì)先去掉電壓表不看，把其它元件串聯(lián)起來(lái)，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(zhuǎn)示數(shù)為電源電壓，電壓表中間小燈泡斷路．
（3）測(cè)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(dòng)變阻器兩端電壓減小，由串聯(lián)分壓，滑動(dòng)變阻器電阻變小，應(yīng)向C端移動(dòng)．
（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(gè)電流表、滑動(dòng)變阻器電阻、未知電阻，測(cè)量未知電阻阻值，肯定要根據(jù)滑動(dòng)變阻器的兩個(gè)特殊位置，電源電壓不變進(jìn)行設(shè)計(jì)，
步驟如下；
①將被測(cè)電阻R_X、滑動(dòng)變阻器、電流表串聯(lián)在電路中；
②移動(dòng)滑動(dòng)變阻器使接入電阻為零時(shí)，讀出電流表示數(shù)為I₁；
③移動(dòng)滑動(dòng)變阻器到最大阻值處，讀出電流表示數(shù)I₂；
計(jì)算方法：
當(dāng)滑動(dòng)變阻器的電阻為零時(shí)，只有被測(cè)電阻R_X接入電路，測(cè)得電流為I₁，電源電壓為I₁R_X，
當(dāng)滑動(dòng)變阻器的電阻最大為R₀時(shí)，R₀與R_X串聯(lián)，測(cè)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(shí)驗(yàn)步驟：①將被測(cè)電阻R_X、滑動(dòng)變阻器、電流表串聯(lián)在電路中；
②移動(dòng)滑動(dòng)變阻器使接入電阻為零時(shí)，讀出電流表示數(shù)為I₁；
③移動(dòng)滑動(dòng)變阻器到最大阻值處，讀出電流表示數(shù)I₂；
表達(dá)式：${R}_{x}=\frac{{I}_{2}{R}_{0}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$

點(diǎn)評(píng) 此題考查了、電路連接、故障分析，滑動(dòng)變阻器的使用、電功率計(jì)算、電路設(shè)計(jì)，是一道電學(xué)綜合試題．