Question

12．小科和同學(xué)們在“探究電流與電阻關(guān)系”的實驗中，所用的器材有：三節(jié)新干電池，“5Ω、10Ω、15Ω、20Ω”的電阻各一個，滑動變阻器一個，電流衣使用0～0.6A的量程，電壓表使用0～3V的量程，開關(guān)和導(dǎo)線若干．請你和他一起完成下列實驗：

（1）小科選用器材時發(fā)現(xiàn)電流表指針如圖甲所示，他應(yīng)該校零；
（2）小科在實驗過程中，控制定值電阻兩端的電壓為2V不變，當小科用20Ω的定值電阻替換了15Ω的定值電阻后，繼續(xù)進行實驗，無論怎樣移動滑動變阻器的滑片，電壓表的示數(shù)都無法降低到2V，原因是滑動變阻器的最大阻值太小．
（3）小科在實驗時，用額定電壓為“2.5V”的小燈泡L₁替換定值電阻，想測量L₁的額定功率，可是不慎電壓表掉在地上摔壞了，老師又給他提供了一個標有“2.5V　　1.25W”的小燈泡L₂和兩個開關(guān)S₁、S₂，讓他設(shè)計測量方案，他靈機一動，設(shè)計了如圖丙所示的電路圖，同樣完成了實驗，請你將下列實驗過程補充完整；
①開關(guān)S、S₂閉合，斷開S₁，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使電流表示數(shù)為0.5A；
②開關(guān)S、S₁閉合，斷開S₂，保持滑動變阻器的滑片位置不變，記錄電流表的示數(shù)為I；　　　
③小燈泡L₁額定功率的表達式P_額=2.5V×（I-0.5A）．

Answer 1

分析 （1）電流表使用前應(yīng)先觀察指針是否指到0刻度線，否則應(yīng)校零；
（2）根據(jù)串聯(lián)電路中電阻越大分得的電壓越大，分析電壓表的示數(shù)無法降低到2V的原因；
（3）由電路圖可知，開關(guān)S、S₂閉合，斷開S₁時，兩燈泡并聯(lián)后與滑動變阻器串聯(lián)，電流表測L₂的電流，調(diào)節(jié)滑動變阻器使通過燈泡L₂的電流等于額定電流時并聯(lián)部分的電壓為2.5V；保持滑片的位置不變，閉合開關(guān)S、S₁閉合，斷開S₂時，兩燈泡仍并聯(lián)，電流表測干路電流，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點求出通過L₁的電流，根據(jù)P=UI求出燈泡L₁額定功率．

解答 解：（1）使用圖甲中所示的電流表時應(yīng)先調(diào)零；
（2）因串聯(lián)電路中，電阻越大分得的電壓越大，所以，電壓表的示數(shù)無法降低到2V的原因是滑動變阻器的最大阻值太��；
（3）由電路圖可知：
①當開關(guān)S、S₂閉合，斷開S₁時，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使電流表示數(shù)為I₂=$\frac{{P}_{2}}{{U}_{2}}$$\frac{1.25W}{2.5V}$═0.5A，此時并聯(lián)部分的電壓為2.5V；
②保持滑片的位置不變，閉合開關(guān)S、S₁，斷開S₂時，兩燈泡仍并聯(lián)，電流表測干路電流I；
因并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和，所以，通過L₁的電流：I₁=I-I₂=I-0.5A，
因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，所以，L₁額定功率：P_額=UI₁=2.5V×（I-0.5A）．
故答案為：（1）校零；（2）滑動變阻器的最大阻值太��；（3）①0.5；③2.5V×（I-0.5A）．

點評 本題考查了探究電流與電阻關(guān)系的實驗和測量小燈泡額定功率的實驗，明白圖丙電路圖的工作原理是關(guān)鍵．