Question

17．圖甲是小明在“測量小燈泡電功率”實驗的電路圖，小燈泡額定電壓為2.5V．

（1）該實驗的原理是P=UI（用公式表示）．
（2）小明正確連接電路，閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電壓表有示數(shù)，電流表示數(shù)為零，原因可能是小燈泡斷路（填“短路”或“斷路”）．
（3）排出故障后，小明閉合開關(guān)，移動滑片P到某一點時，電壓表示數(shù)為2.2V，若他想測量小燈泡的額定功率，應(yīng)將圖中滑片P向左（填“左”或“右”）端移動．
（4）小明通過實驗得到了小燈泡的I-U關(guān)系圖象（圖乙①），則小燈泡的額定功率是0.625W，當(dāng)小燈泡兩端的電壓是1V時，實際功率是0.15W．
（5）將小燈泡換成待測電阻，通過實驗測得數(shù)據(jù)后作出它的I-U關(guān)系圖象（圖乙②），則該待測電阻的阻值為20Ω．
（6）完成上面實驗后，小明還想測某未知電阻R_x的阻值，但身邊的電壓表徹底壞了，于是他設(shè)計了如圖丙所示的電路（R₀為已知阻值的定值電阻），請幫他把缺少的步驟補全，并寫出R_x的表達式，實驗步驟：
Ⅰ．按照設(shè)計的電路圖連接電路；
Ⅱ．只閉合開關(guān)S，記下電流表的示數(shù)I₀；
Ⅲ．再閉合S₁，記下電流表的示數(shù)為I；
Ⅳ．計算電阻：R_x=$\frac{{I}_{0}{R}_{0}}{I-{I}_{0}}$（用已知物理量和測量出的物理量的符合表示）．

Answer 1

分析 （1）測量電功率的原理P=UI；
（2）電路故障有兩種：斷路與短路，根據(jù)電路故障現(xiàn)象分析電路故障原因；
（3）由電路圖可知，燈泡及滑動變阻器串聯(lián)，則要使小燈泡兩端的電壓增大到額定電壓，應(yīng)減小電阻，即減小滑動變阻器的接入電阻，由滑動變阻器的接法可知滑片的移動方向；
（4）由圖確定額定電壓及額定電流，由P=UI可求得燈泡的額定功率，已知實際電壓，由圖知實際電流，求實際功率；
（5）由圖知電壓和電流，求定值電阻的電阻；
（6）在沒有電壓表時，使定值電阻與待測電阻并聯(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=$\frac{U}{I}$計算出被測電阻的阻值．

解答 解：
（1）測量電功率的原理：P=UI；
（2）燈泡不亮，電流表示數(shù)為零，電壓表有示數(shù)（電壓表與電源串聯(lián)測量電源電壓有示數(shù)），說明燈泡斷路；
（3）電壓表示數(shù)只有2.2V，小于額定電壓，應(yīng)增大燈泡兩端的電壓，應(yīng)減小滑動變阻器分得的電壓，故應(yīng)減小滑動變阻器接入電路的阻值；由電路圖可知，應(yīng)將滑片向左滑動，使燈泡兩端電壓達到2.5V；
（4）從小燈泡的I-U關(guān)系圖象（圖乙①）知，當(dāng)小燈泡正常發(fā)光的電壓為2.5V時，電流為0.25A，
則小燈泡的額定功率P=UI=2.5V×0.25A=0.625W；
由圖乙知，當(dāng)燈泡電壓為1V時，電流為0.15A，則燈泡的實際功率P′=U′I′=1V×0.15A=0.15W；
（5）從I-U關(guān)系圖象（圖乙②）知，當(dāng)U=3V時，I=0.15A，則R=$\frac{U}{I}$=$\frac{3V}{0.15A}$=20Ω；
（6）在沒有電壓表時測量電阻的實驗步驟：
Ⅰ：照設(shè)計的電路圖連接電路；
Ⅱ：閉合開關(guān)S，記下電流表的示數(shù)I₀；
Ⅲ：再閉合S₁，記下電流表的示數(shù)為I；
Ⅳ：計算電阻：
待測電阻兩端的電壓U_x=U₀=I₀R₀，
通過的電流I_x=I-I₀，
R_x=$\frac{{U}_{x}}{{I}_{x}}$=$\frac{{I}_{0}{R}_{0}}{I-{I}_{0}}$．
故答案為：（1）P=UI；（2）斷路；（3）左；（4）0.625；0.15；（5）20Ω；
（6）再閉合S₁，記下電流表的示數(shù)為I；$\frac{{I}_{0}{R}_{0}}{I-{I}_{0}}$．

點評 本題考查了實驗原理、電路故障分析、圖象分析、求燈泡額定電流與額定功率、滑動變阻器的使用、特殊測電阻的方法等知識，有一定的綜合性．