Question

5．小明同學(xué)用一只標(biāo)有2.5V字樣的小燈泡練習(xí)測(cè)定它的電功率．

（1）小明連接如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路，檢查后發(fā)現(xiàn)有一根導(dǎo)線連接錯(cuò)誤，請(qǐng)你在這根導(dǎo)線上打“×”，并用筆畫線代替導(dǎo)線，畫出正確的連線．
（2）故障排除后，小明按正確步驟開始實(shí)驗(yàn)，閉合開關(guān)后，向左移動(dòng)滑片到某個(gè)位里時(shí)，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(dòng)（均選填“左”或“右”）．當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時(shí)，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(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量一小段電爐絲的電阻R_x，可是連接電路時(shí)發(fā)現(xiàn)電流表已損壞，原電路不能使用．請(qǐng)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(dòng)變阻器和開關(guān)，以上器材各一個(gè)，導(dǎo)線若干），幫助設(shè)計(jì)一個(gè)不用改變電壓表位置就能測(cè)出這段電爐絲電阻的電路．
①把你設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖畫在虛線框（圖丙）內(nèi)（電爐絲的符號(hào)用電阻的符號(hào)表示）．
②按你設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的主要步驟及測(cè)量的物理量是①閉合電路，先調(diào)節(jié)滑動(dòng)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(dòng)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(shí)電路電流為$\frac{{U}_{1}-{U}_{2}}{{R}_{0}}$；；
③最后計(jì)算電爐絲電阻的表達(dá)式是R_x=$\frac{{U}_{2}{R}_{0}}{{U}_{1}-{U}_{2}}$．

Answer 1

分析 （1）在測(cè)燈泡電功率的實(shí)驗(yàn)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(shí)，滑動(dòng)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(dòng)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(cè)電阻串聯(lián)，用電壓表和待測(cè)電阻并聯(lián)．可用電壓表和待測(cè)電阻并聯(lián)，讓滑阻調(diào)到最小、最大兩個(gè)位置，讀出電壓表讀數(shù)U₁、U₂，U₂就是待測(cè)電阻RX的電壓，$\frac{{U}_{1}-{U}_{2}}{{R}_{0}}$就是待測(cè)電阻的電流，然后用電壓除以電流就可計(jì)算待測(cè)電阻的阻值．

解答 解：（1）測(cè)燈泡電功率時(shí)，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(dòng)變阻器兩端，測(cè)燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)電壓，即電源電壓，電壓表連接錯(cuò)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(shí)，滑動(dòng)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(dòng)滑片，使電壓表的示數(shù)為2V，則減小滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻，即將滑片向左移動(dòng)到某個(gè)位置時(shí)；但為了進(jìn)一步使小燈泡達(dá)到額定電壓值而正常發(fā)光，又需將滑片繼續(xù)向左移動(dòng)，進(jìn)一步減小滑動(dòng)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(cè)電阻串聯(lián)，讓電壓表和待測(cè)電阻并聯(lián)．

（5）具體實(shí)驗(yàn)步驟為：①閉合電路，先調(diào)節(jié)滑動(dòng)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(dòng)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(shí)電路電流為$\frac{{U}_{1}-{U}_{2}}{{R}_{0}}$；
③待測(cè)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(dòng)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(dòng)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(shí)電路電流為$\frac{{U}_{1}-{U}_{2}}{{R}_{0}}$；③$\frac{{U}_{2}{R}_{0}}{{U}_{1}-{U}_{2}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查利用電壓表和滑動(dòng)變阻器來測(cè)量未知電阻的阻值，要讓滑阻和待測(cè)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．