Question

5．小明同學用一只標有2.5V字樣的小燈泡練習測定它的電功率．

（1）小明連接如圖所示的實驗電路，檢查后發(fā)現(xiàn)有一根導線連接錯誤，請你在這根導線上打“×”，并用筆畫線代替導線，畫出正確的連線．
（2）故障排除后，小明按正確步驟開始實驗，閉合開關(guān)后，向左移動滑片到某個位里時，電壓表示數(shù)變?yōu)?V，為了使小燈泡正常發(fā)光，他又需將滑片向左移動（均選填“左”或“右”）．當小燈泡正常發(fā)光時，電流表的示數(shù)如圖乙所示．則小燈泡的額定功率為0.65W．
（3）小明還想利用上述實驗裝置測量一小段電爐絲的電阻R_x，可是連接電路時發(fā)現(xiàn)電流表已損壞，原電路不能使用．請你利用現(xiàn)有器材（電壓未知的電源、量程合適的電壓表、最大阻值已知為R₀的滑動變阻器和開關(guān)，以上器材各一個，導線若干），幫助設(shè)計一個不用改變電壓表位置就能測出這段電爐絲電阻的電路．
①把你設(shè)計的實驗電路圖畫在虛線框（圖丙）內(nèi)（電爐絲的符號用電阻的符號表示）．
②按你設(shè)計的電路進行實驗的主要步驟及測量的物理量是①閉合電路，先調(diào)節(jié)滑動變阻器使得接入電路電阻為0，記下電壓表的示數(shù)U₁也就是電源電壓；
②再調(diào)節(jié)滑動變阻器使得接入電路電阻為最大值R₀，記下電壓表的示數(shù)U₂，則此時電路電流為$\frac{{U}_{1}-{U}_{2}}{{R}_{0}}$；；
③最后計算電爐絲電阻的表達式是R_x=$\frac{{U}_{2}{R}_{0}}{{U}_{1}-{U}_{2}}$．

Answer 1

分析 （1）在測燈泡電功率的實驗中，電壓表應(yīng)與燈泡并聯(lián)，據(jù)此分析作圖．
（2）故障排除后，閉合開關(guān)時，滑動變阻器連入電路的阻值最大，燈泡兩端電壓是處于最小值，所以要提高燈泡兩端的電壓，增大燈泡的電流，需要減小電路電阻，減小滑動變阻器的電阻．由圖示電流表確定電流表的量程與分度值，讀出電流表的示數(shù)，燈泡在額定電壓下的功率為額定功率，由電功率公式P=UI求出燈泡額定功率．
（3）可用滑阻和待測電阻串聯(lián)，用電壓表和待測電阻并聯(lián)．可用電壓表和待測電阻并聯(lián)，讓滑阻調(diào)到最小、最大兩個位置，讀出電壓表讀數(shù)U₁、U₂，U₂就是待測電阻RX的電壓，$\frac{{U}_{1}-{U}_{2}}{{R}_{0}}$就是待測電阻的電流，然后用電壓除以電流就可計算待測電阻的阻值．

解答 解：（1）測燈泡電功率時，電壓表應(yīng)與燈泡并聯(lián)，由電路圖可知，電壓表接在燈泡與滑動變阻器兩端，測燈泡與滑動變阻器串聯(lián)電壓，即電源電壓，電壓表連接錯誤，電壓表應(yīng)并聯(lián)在燈泡兩端，由燈泡額定電壓2.5V可知電壓表量程為2.5V，電路圖如圖所示：

（2）故障排除后，閉合開關(guān)時，滑動變阻器連入電路的阻值最大，燈泡兩端電壓是處于最小值，所以要向左移動滑片，使電壓表的示數(shù)為2V，則減小滑動變阻器連入電路的電阻，即將滑片向左移動到某個位置時；但為了進一步使小燈泡達到額定電壓值而正常發(fā)光，又需將滑片繼續(xù)向左移動，進一步減小滑動變阻器連入電路的電阻．由圖示電流表可知，電流表量程是0～0.6A，分度值是0.02A，電流表示數(shù)是0.26A，燈泡額定功率P=U_額I=2.5V×0.26A=0.65W；
（3）如圖所示：把滑阻和待測電阻串聯(lián)，讓電壓表和待測電阻并聯(lián)．

（5）具體實驗步驟為：①閉合電路，先調(diào)節(jié)滑動變阻器使得接入電路電阻為0，記下電壓表的示數(shù)U₁也就是電源電壓；
②再調(diào)節(jié)滑動變阻器使得接入電路電阻為最大值R₀，記下電壓表的示數(shù)U₂，則此時電路電流為$\frac{{U}_{1}-{U}_{2}}{{R}_{0}}$；
③待測電阻R_X=$\frac{\frac{{U}_{2}}{{U}_{1}-{U}_{2}}}{{R}_{0}}$=$\frac{{U}_{2}{R}_{0}}{{U}_{1}-{U}_{2}}$．
故答案為：（1）見上圖；（2）左；左；0.65；（3）②閉合電路，先調(diào)節(jié)滑動變阻器使得接入電路電阻為0，記下電壓表的示數(shù)U₁也就是電源電壓；再調(diào)節(jié)滑動變阻器使得接入電路電阻為最大值R₀，記下電壓表的示數(shù)U₂，則此時電路電流為$\frac{{U}_{1}-{U}_{2}}{{R}_{0}}$；③$\frac{{U}_{2}{R}_{0}}{{U}_{1}-{U}_{2}}$．

點評 本題考查利用電壓表和滑動變阻器來測量未知電阻的阻值，要讓滑阻和待測電阻串聯(lián)，利用滑阻的最大最小值和電壓表的兩次讀數(shù)來求未知電阻的阻值．