Question

10．小菲同學(xué)要測(cè)量額定電壓為2.5V、小燈泡的功率：

（1）連接的不完整實(shí)物電路如圖（甲）所示，請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線，完成實(shí)物電路的連接．
（2）檢查電路連接無誤，閉合開關(guān)后，燈泡不亮，電壓表有示數(shù)且接近電源電壓，電流表指針幾乎不動(dòng)，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因可能是燈泡處斷路．
（3）排除故障后，移動(dòng)滑片P到某一位置時(shí)，電壓表示數(shù)如圖乙所示，若要測(cè)量小燈泡的額定功率，應(yīng)將滑片向B（選填“A”或“B”）端移動(dòng)，使電壓表示數(shù)為2.5V．
（4）移動(dòng)滑片P，記下多組對(duì)應(yīng)的電壓表和電流表的示數(shù)，并繪制成圖丙所示的I-U圖象，根據(jù)圖象信息，可計(jì)算出小燈泡的額定功率是W．
（5）小明又想測(cè)某未知電阻Rx的阻值，設(shè)計(jì)了如圖丁所示電路（R₀為已知阻值的定值電阻），并設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)步驟，請(qǐng)幫他把缺少的步驟補(bǔ)全，并寫出R_x的表達(dá)式，實(shí)驗(yàn)步驟：
A．按照設(shè)計(jì)的電路圖連接電路；
B．?dāng)嚅_S₂，閉合S₁記錄電流表示數(shù)I₁；
C．?dāng)嚅_S₁、閉合S₂，記錄電流表示數(shù)為I₂．
表達(dá)式：R_x=$\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}}$R₀（或$\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$R₀）（用已知和測(cè)量的物理量的符號(hào)表示）．

Answer 1

分析 （1）圖中還有電壓表、電流表沒有完全接入電路，要從電壓表、電流表的量程、連接方式、正負(fù)接線柱上考慮；
（2）燈泡不亮可能是燈泡斷路或短路，燈泡斷路時(shí)，電路斷路，電路中沒有電流，電流表無示數(shù)，電壓表串聯(lián)在電路中，電壓表測(cè)量電源電壓；
燈泡短路時(shí)，電路總電阻減小，電路電流增大，電流表示數(shù)增大，電壓表測(cè)量導(dǎo)線電壓，示數(shù)為0．
（3）讀出電壓表示數(shù)為2.2V，要使燈泡正常工作，燈泡兩端電壓增大到2.5V，電路電流要增大，總電阻要減小，滑動(dòng)變阻器的電阻要減小．
（4）由圖象讀出電壓為2.5V對(duì)應(yīng)的電流值，根據(jù)P=UI計(jì)算出燈泡的額定功率；
通過圖象可以發(fā)現(xiàn)導(dǎo)體的電阻是變化的，導(dǎo)體電阻的決定因素有：導(dǎo)體的材料、長(zhǎng)度、橫截面積、溫度四個(gè)因素．因此從導(dǎo)體的決定因素入手來分析此題；
（5）在沒有電壓表時(shí)，使定值電阻與待測(cè)電阻并聯(lián)，根據(jù)開關(guān)的狀態(tài)、電流表的示數(shù)以及歐姆定律得出定值電阻兩端電壓，然后根據(jù)公式R=$\frac{U}{I}$計(jì)算出被測(cè)電阻的阻值．

解答 解：（1）電流表串聯(lián)使用；燈泡的額定電壓為2.5V，電壓表要選擇0～3V量程，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，電流從正接線柱流入，從負(fù)接線柱流出．如圖．  

（2）燈泡不亮，電流表無示數(shù)，電路斷路，燈絲斷路時(shí)，電壓表串聯(lián)在電路中，電壓表測(cè)量電源電壓，電壓表示數(shù)等于電源電壓．
（3）電壓表使用0～3V量程，每一個(gè)大格代表1V，每一個(gè)小格代表0.1V，電壓為2.2V．
要使燈泡正常工作，燈泡兩端電壓從2.2V增大到2.5V，電路電流要增大，總電阻要減小，滑動(dòng)變阻器的電阻要減小，滑片向B端移動(dòng)，使電壓表的示數(shù)為2.5V．
（4）從圖象得知，燈泡在2.5V下的電流為0.3A，則P=UI=2.5V×0.3A=0.75W．
（5）實(shí)驗(yàn)步驟：
①電路圖連接電路．
②斷開S₂、閉合S₁記錄電流表示數(shù)為I₁；
③斷開S₁、閉合S₂，記錄電流表示數(shù)為I₂（或S₁和S₂都閉合記錄電流表示數(shù)為I₂）；
④由題意知，斷開S₂、閉合S₁時(shí)，電流表測(cè)量通過R₁的電流；
斷開S₁、閉合S₂，電流表測(cè)量干路中電流，則通過Rx的電流為I₂-I₁；
則I₁R₁=（I₂-I₁）R_x，
解得：R_x=$\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}}$R₀（或$\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$R₀）．
故答案為：（1）見上圖；（2）燈泡處斷路；（3）B；（4）0.75；燈絲的電阻隨溫度的升高而增大；（5）斷開S₁、閉合S₂記錄電流表示數(shù)為I₂；R_x=$\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}}$R₀（或$\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$R₀）．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了連接電路圖、電路故障分析、電壓表讀數(shù)、求燈泡額定電流與額定功率、燈泡正常發(fā)光電阻等問題，連接電路圖時(shí)，注意量程的選擇，對(duì)電壓表讀數(shù)時(shí)，注意確定電壓表的量程與分度值．