Question

圖甲是小明研究小燈泡電阻的實(shí)驗(yàn)電路圖，圖乙是小華同學(xué)據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出的U-I圖．小燈泡標(biāo)有“2V”字樣，滑動(dòng)變阻器R標(biāo)有“20Ω 1A”字樣．

（1）閉合開關(guān)前，小明應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片移到

b

端．該實(shí)驗(yàn)中，滑動(dòng)變阻器的作用是保護(hù)電路和

改變燈泡兩端的電壓

；
（2）小明閉合開關(guān)后發(fā)現(xiàn)燈不亮，電流表有示數(shù)，電壓表無示數(shù)，故障原因可能是

小燈泡短路

；
（3）小燈泡正常發(fā)光時(shí)，燈絲的電阻為

4Ω

；
（4）同桌小華想用小明的實(shí)驗(yàn)器材測(cè)未知電阻R_x的阻值，但他發(fā)現(xiàn)電壓表已經(jīng)損壞而無法使用，經(jīng)過思考后，他從物理老師那里借采了一只定值電阻R_o、兩只開關(guān)和若干導(dǎo)線．
①請(qǐng)你利用小華手邊現(xiàn)有的器材，在右圖方框內(nèi)（圖丙）為小華計(jì)一個(gè)測(cè)量未知電阻阻值的實(shí)驗(yàn)電路圖．
②寫出R_x的表達(dá)式：R_x=

I0R0

Ix

．

Answer 1

分析：（1）閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值應(yīng)為滑動(dòng)變阻器的最大阻值；滑動(dòng)變阻器在電路中一方面可以保護(hù)電路，另一方面可以改變燈泡兩端的電壓．
（2）電路故障分兩類：短路和斷路．電路短路時(shí)，短路部分無電壓，電流大；電路斷路時(shí)，斷路部分無電流，電壓大；
（3）由圖乙所示U-I圖象找出燈泡額定電壓對(duì)應(yīng)的電流，然后由歐姆定律求出燈泡的電阻；
（4）電壓表?yè)p壞，只有電流表，利用已知定值電阻與未知電阻并聯(lián)，兩個(gè)開關(guān)單獨(dú)控制一個(gè)支路，電流表在干路上，當(dāng)一個(gè)支路獨(dú)立工作時(shí)，測(cè)該支路電流，利用電壓相等列等式求解．

解答：解：（1）由圖甲可知，閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片移到b端時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值最大，因此應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片移到b端，該實(shí)驗(yàn)中，滑動(dòng)變阻器的作用是保護(hù)電路和改變燈泡兩端的電壓．
（2）電壓表無示數(shù)，說明電路斷路或燈泡短路，電流表有示數(shù)，說明電路是通路，燈泡不發(fā)光，則該故障的原因可能是小燈泡發(fā)生了短路；
（3）由圖乙所示U-I圖象可知，燈泡額定電壓U=2V對(duì)應(yīng)的電流I=0.5A，
根據(jù)歐姆定律可得，燈絲電阻R=

U

I

=

2V

0.5A

=4Ω；
（4）把已知定值電阻R₀與未知電阻R_x并聯(lián)，每個(gè)支路各有一個(gè)開關(guān)單獨(dú)控制，電流表在干路上，

單獨(dú)閉合一個(gè)支路，分別測(cè)R₀與R_x中的電流I₀和I_x．
根據(jù)并聯(lián)電路電壓相等可得：
I₀ R₀=I_xR_x，
所以，R_x=

I0R0

Ix

．
故答案為：
（1）b；改變燈泡兩端的電壓；
（2）小燈泡短路；
（3）4Ω；
（4）①如上圖所示；②

I0R0

Ix

．

點(diǎn)評(píng)：沒有電壓表，利用定值電阻和電流表以及其他元件測(cè)量電阻的阻值時(shí)，一般設(shè)計(jì)成并聯(lián)電路，找電壓相等列等式求出被測(cè)電阻；沒有電流表，利用電壓表和定值電阻以及其他元件測(cè)量電阻的阻值時(shí)，一般設(shè)計(jì)成串聯(lián)電路，找電流相等列等式求出被測(cè)電阻．