Question

17．在“測(cè)定小燈泡的額定功率”實(shí)驗(yàn)中，小明同學(xué)用一個(gè)電壓表、一個(gè)電流表、一個(gè)開(kāi)關(guān)、電壓 大于5V的電源、額定電壓為3.8V的小燈泡和一個(gè)標(biāo)有“20Ω 1.5A”的滑動(dòng)變阻器，設(shè)計(jì)的電路如圖甲所示．

（1）如果小燈泡的額定功率小于2W，電流表的量程應(yīng)選0～0.6AA．
（2）電路接好后，閉合開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡特別亮，電壓表與電流表的示數(shù)較大．電路連接無(wú)誤，接下來(lái)應(yīng)進(jìn)行的操作是D，C（兩空按操作步驟先后順序填寫(xiě)字母代號(hào)）．
 A．更換電池或小燈泡 B．檢查電路是否短路 C．移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片至最大值位置 D．?dāng)嚅_(kāi)電路開(kāi)關(guān)
（3）在實(shí)驗(yàn)中，若電壓表示數(shù)為2V，則燈泡的實(shí)際功率＜額定功率（填“＞”、“＜”“=”）；在此基礎(chǔ)上，為了能測(cè)出燈泡的額定功率，必須將滑片向左（填“左”或“右”），當(dāng)電壓表的示數(shù)為3.8V時(shí)小燈泡正常發(fā)光，此時(shí)電流表示數(shù)為0.4A，則燈泡的額定功率為1.52W．
（4）完成上述實(shí)驗(yàn)后，小明還想測(cè)量一段電爐絲的電阻R_x，可是在連接電路時(shí)，發(fā)現(xiàn)電流表和滑動(dòng)變阻器都已損壞．于是小明找到了一個(gè)定值電阻R，重新設(shè)計(jì)并連接了如圖乙所示的電路．
請(qǐng)把下列實(shí)驗(yàn)步驟補(bǔ)充完整：
步驟1：只閉合開(kāi)關(guān)S₁，記下電壓表的示數(shù)為U₁；
步驟2：同時(shí)閉合S₁、S₂，讀出電壓表示數(shù)U₂．
電阻表達(dá)式（用物理量的符號(hào)表示）：R_x=$\frac{{U}_{1}R}{{U}_{2}-{U}_{1}}$．

Answer 1

分析 （1）由功率公式變形后計(jì)算電路中的電流值，再確定選擇的量程．
（2）燈泡發(fā)光特別亮，電壓表與電流表示數(shù)較大，說(shuō)明電路電阻較小，可能是滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值較小造成的，應(yīng)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，把滑動(dòng)變阻器滑片移到最大阻值處；
（3）由 P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，當(dāng)實(shí)際電壓小于額定電壓時(shí)，實(shí)際功率小于額定功率；燈泡電壓小于額定電壓，為使燈泡正常發(fā)光，應(yīng)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片使滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值減小，使燈泡電壓變大，根據(jù)滑動(dòng)變阻器的接法判斷滑片的移動(dòng)方向；當(dāng)燈泡電壓等于額定電壓時(shí)，燈泡正常發(fā)光；由電功率公式P=UI可以求出燈泡電功率．
（4）沒(méi)有電流表，找出R_X的電流是關(guān)鍵，根據(jù)串聯(lián)電路電流相等，得到R的電流即R_X的電流；閉合S₁測(cè)R_X電壓，再閉合S₂測(cè)電源電壓，根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)，得出R電壓，根據(jù)歐姆定律，計(jì)算R的電流．

解答 解：（1）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流不大于I=$\frac{P}{U}$=$\frac{2W}{3.8V}$≈0.53A＜0.6A，因此電流表選擇0～0.6A；
（2）閉合開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡特別亮，電壓表與電流表的示數(shù)較大，說(shuō)明電路電阻太小，可能是滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值太小，可先閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片至滑動(dòng)變阻器阻值最大位置處，因此，接下來(lái)正確的實(shí)驗(yàn)操作是D、C；
（3）當(dāng)用電器的實(shí)際電壓為2V，小于額定電壓3.8V時(shí)，實(shí)際功率小于額定功率．由電路圖可知，應(yīng)向左移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，使滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值變小，燈泡兩端的電壓變大，當(dāng)電壓表示數(shù)等于燈泡額定電壓3.8V時(shí)，燈泡正常發(fā)光，燈泡的額定功率P=UI=3.8V×0.4A=1.52W；
（4）分析電路圖可知：R與R_X串聯(lián)，只閉合S₁，測(cè)R_X電壓U₁；再閉合開(kāi)關(guān)S₂，讀出電壓表的示數(shù)為U₂，即電源電壓．
由I_X=I得：
$\frac{{U}_{1}}{{R}_{X}}$=$\frac{{U}_{2}-{U}_{1}}{R}$，
所以R_X=$\frac{{U}_{1}R}{{U}_{2}-{U}_{1}}$．
故答案為：（1）0～0.6A（或 0.6A）；（2）D；C；（3）＜；左；  3.8；    1.52；（4）同時(shí)閉合S₁、S₂，讀出電壓表示數(shù)U₂；$\frac{{U}_{1}R}{{U}_{2}-{U}_{1}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了選擇電流表量程、連接電路圖、實(shí)驗(yàn)操作、滑動(dòng)變阻器的調(diào)節(jié)、求燈泡功率等問(wèn)題，是實(shí)驗(yàn)的�？紗�(wèn)題，一定要掌握；要根據(jù)燈泡正常發(fā)光時(shí)的電路電流選擇電流表量程；連接電路圖時(shí)，注意電流表量程的選擇、滑動(dòng)變阻器的接法．