Question

小明利用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)器材“測(cè)定小燈泡的額定功率”，已知電源電壓均為6V，小燈泡的額定電壓2.5V，電阻約為10Ω．
（1）實(shí)驗(yàn)原理是

 

．
（2）電路連接中有一處明顯錯(cuò)誤，請(qǐng)你在錯(cuò)誤處打“×”，并在原圖中畫出正確的電路連線．
（3）正確連接電路后，閉合開關(guān)，移動(dòng)滑片P到某一位置時(shí)，電壓表示數(shù)（如圖2所示）為

 

V；為了測(cè)出小燈泡的額定功率，他應(yīng)繼續(xù)移動(dòng)滑片P向

 

（選填“左”或“右”）端移動(dòng)，使電壓表的示數(shù)為

 

V，然后再讀出電流表的示數(shù)，從而求出額定功率．
（4）小明重新移動(dòng)滑動(dòng)變阻器多次測(cè)量通過小燈泡的電流和小燈泡兩端的電壓，畫出了通過小燈泡的電流隨兩端電壓變化的圖象，如圖3所示，則小燈泡的額定功率是

 

W，此時(shí)燈泡的電阻為

 

Ω．
（5）完成上述實(shí)驗(yàn)后，小明想用原電路測(cè)量一段電阻絲R₁的阻值（約10Ω），他用電阻絲替換了小燈泡，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電壓表已損壞，將其拆除，不改變其他電路元件的連接方式也能完成實(shí)驗(yàn)．請(qǐng)你幫助小明完成實(shí)驗(yàn)．已知滑動(dòng)變阻器最大阻值為R₀，電源電壓恒定不變．（寫出實(shí)際操作和電阻R₁最后表達(dá)式）
實(shí)驗(yàn)操作步驟

 

．表達(dá)式R₁

 

．

Answer 1

分析：（1）測(cè)量小燈泡額定功率的實(shí)驗(yàn)原理：P=UI；
（2）根據(jù)燈泡的額定電壓確定電壓表的量程，從而確定連接錯(cuò)誤的導(dǎo)線；
（3）根據(jù)電壓表的量程、分度值以及指針的位置讀出電壓表的示數(shù)，然后與燈泡的額定電壓進(jìn)行比較，從而確定滑片移動(dòng)的方向；
（4）由圖3找出燈泡額定電壓對(duì)應(yīng)的電流，由P=UI求出燈泡的額定功率；由R=

U

I

求出此時(shí)燈泡的電阻；
（5）已知滑動(dòng)變阻器的最大阻值，滑動(dòng)變阻器和被測(cè)電阻串聯(lián)，讓滑動(dòng)變阻器全部接入和不接入，來改變電路的電阻，完成電流表的兩次測(cè)量，利用兩次電路的電源電壓相等，列出等式解出R_x．

解答：解：（1）測(cè)量小燈泡額定功率的實(shí)驗(yàn)原理：P=UI；
（2）燈泡的額定電壓為2.5V，所以電壓表的量程應(yīng)選0～3V，故將連接15V接線柱的導(dǎo)線改接3V接線柱；如圖所示：

（3）根據(jù)圖2可知，電壓表的量程為0～3V，分度值為0.1V，示數(shù)為1.5V，小于燈泡的額定電壓；為了測(cè)出小燈泡的額定功率，應(yīng)減小滑動(dòng)變阻器兩端電壓，故減小滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，即將滑片P向右端移動(dòng)，使電壓表的示數(shù)為2.5V，然后再讀出電流表的示數(shù)，從而求出額定功率．
（4）由圖3可知，當(dāng)燈泡兩端電壓為2.5V時(shí)，通過燈泡的電流為0.25A，則燈泡的額定功率P=UI=2.5V×0.25A=0.625W；
∵I=

U

R

∴燈泡的電阻：R=

U

I

=

2.5V

0.25A

=10Ω．
（5）實(shí)驗(yàn)步驟：①閉合開關(guān)，使滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值為零，記下電流表的示數(shù)I₁；
②將滑動(dòng)變阻器連入電阻的阻值最大，記下電流表的示數(shù)為I₂；
表達(dá)式：R₁=

I2

I1-I2

R₀．
故答案為：（1）P=UI；（3）1.5；右；2.5；（4）0.625；10；（5）①閉合開關(guān)，使滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值為零，記下電流表的示數(shù)I₁；②將滑動(dòng)變阻器連入電阻的阻值最大，記下電流表的示數(shù)為I₂；

I2

I1-I2

R₀．

點(diǎn)評(píng)：（1）本題考查了測(cè)燈泡功率的原理、電壓表與滑動(dòng)變阻器的使用、電壓表與電流表的讀數(shù)、求燈泡功率及燈泡的電阻，本題解題的關(guān)鍵是由圖象求出燈泡的額定電壓對(duì)應(yīng)的電流．
（2）常規(guī)測(cè)電阻是利用伏安法，在電壓表或電流表缺少時(shí)，當(dāng)滑動(dòng)變阻器最大電阻已知時(shí)，采用滑動(dòng)變阻器和被測(cè)電阻串聯(lián)．滑動(dòng)變阻器的阻值最大和最小時(shí)，完成兩次測(cè)量，根據(jù)U=IR，求出電源電壓，利用兩次過程的電源電壓相等，列出等式，解被測(cè)電阻R_x．