Question

12．小明用圖甲所示的電路測量額定電壓為2.5V的小燈泡電阻，圖乙是小明未完成連接的實驗電路．

（1）請你按照電路圖，用筆畫線代替導線，完成圖乙中實驗電路的連接；
（2）小明將電路連接正確后，閉合開關，調節(jié)變阻器的滑片，使小燈泡剛好正常發(fā)光，此時電流表的示數如圖丙所示，電流表的讀數是0.3A，小燈泡的阻值是8.3Ω（小數點后保留一位）；
（3）小明把電路連接好以后，閉合開關發(fā)現無論怎樣移動滑動變阻器的滑片，電流表無示數，而電壓表有示數，且接近于電源電壓，則電路出現的故障原因是燈泡斷路；
（4）小明又想測某未知電阻Rx的阻值，設計了如圖丁所示電路（R₀為已知阻值的定值電阻），并設計了如下實驗步驟，請幫他把缺少的步驟補全，并寫出R_x的表達式．實驗步驟：
A．按照設計的電路圖連接電路    B．斷開S₂、閉合S₁記錄電流表示數為I₁
C．斷開S₁、閉合S₂記錄電流表示數為I₂
未知電阻R_x表達式：R_x=$\frac{{I}_{1}{R}_{0}}{{I}_{2}}$（用已知和測量的物理量的符號表示）．

Answer 1

分析 （1）由圖甲知，滑動變阻器與燈泡串聯(lián)，電壓表測燈泡兩端電壓，根據燈泡的額定電壓選擇電壓表量程；
（2）根據電流表的量程、分度值以及指針的位置讀出電流表示數，然后根據歐姆定律的變形公式求出燈泡的阻值；
（3）電流表無示數，說明電路存在斷路；電壓表有示數，且接近電源電壓，說明電壓表與電源間是通路，即電壓表并聯(lián)電路之外電路不存在斷路，由此確定故障；
（4）在沒有電壓表時，使定值電阻與待測電阻并聯(lián)，根據電流表和定值電阻的示數計算出電壓，然后根據公式R=$\frac{U}{I}$計算出其電阻．

解答 解：
（1）由圖甲知，滑動變阻器與燈泡串聯(lián)，電壓表測燈泡兩端電壓，燈泡的額定電壓2.5V，所以電壓表選擇0-3V量程，如圖所示：
；
（2）燈泡正常發(fā)光時兩端電壓等于額定電壓，根據圖丙可知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，此時通過燈泡的電流為0.3A；
由I=$\frac{U}{R}$可得，小燈泡的阻值：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.3A}$≈8.3Ω；
（3）電路連接好以后，閉合開關無論怎樣移動滑動變阻器的滑片，電流表無示數，說明電路中可能有斷路發(fā)生，而電壓表有示數，且接近于電源電壓，說明電壓表到電源之間是通路，所以電路出現的故障是燈泡斷路；
（4）由步驟B，斷開S₂、閉合S₁記錄電流表示數為I₁，可測出電源電壓U=I₁R₀，
由步驟C，斷開S₁時，閉合S₂，記錄電流表的示數為I₂，
所以：R_x=$\frac{U}{{I}_{2}}$=$\frac{{I}_{1}{R}_{0}}{{I}_{2}}$．
故答案為：（1）見上圖；（2）0.3；8.3；（3）燈泡斷路；（4）$\frac{{I}_{1}{R}_{0}}{{I}_{2}}$．

點評 此題是測量小燈泡電阻的實驗，考查實物電路的連接，電流表讀數、求電阻、電路故障分析等問題．對電流表讀數時，應先確定電流表的量程與最小分度值，再根據指針位置讀出電流表示數，讀數時視線應與刻度線垂直．