Question

6．“測小燈泡（額定電壓2.5V）的額定功率”實驗中．
（1）用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖1中小明連接的電路補充完整．（滑片向右移動時，接入電路的電阻變�。�
（2）電路正確連接后，閉合開關(guān)，移動滑片，使電壓表示數(shù)為2.5V，電流表示數(shù)如圖2，則該小燈泡的額定功率是0.65W；若考慮電表的電阻對測量的影響，則電功率的測量結(jié)果與真實值相比偏大（填“大”或“小”）
（3）小剛做上述實驗時發(fā)現(xiàn)應(yīng)選用的電壓表量程檔損壞，而另一量程檔及其它器材都完好．為了測定小燈泡的額定功率，他們改用另一量程檔和阻值為10Ω的定值電阻R₀，按如圖3所示的電路進行測量．閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑片，當(dāng)電壓表的示數(shù)為5.1V，小燈泡正常發(fā)光．
（4）小明還想用圖1所示電路測R_x的阻值（約為200Ω）．他將R_x替換了燈泡，已知滑動變阻器的最大阻值為R．
①小紅認為這個辦法不可行，小紅的依據(jù)是電路中電流過小，電流的測量誤差較大．
②小紅利用題中已有的部分器材設(shè)計出了一種可行的實驗方案，請你在圖4方框中畫出小紅的電路圖，要求連接好電路后，電表的位置不移動就能測出待測電阻R_x的阻值．
③寫出小紅的主要實驗步驟和R_x表達式．

Answer 1

分析 （1）本實驗中燈泡、滑動變阻器和電流表應(yīng)串聯(lián)，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，根據(jù)燈泡額定電壓確定量程，根據(jù)滑片向右移動時，接入電路的電阻變小確定變阻器的接線柱；
（2）當(dāng)小燈泡兩端電壓為額定電壓時，燈泡正常發(fā)光；根據(jù)電流表的量程、分度值以及指針的位置讀出電流表的示數(shù)，然后根據(jù)P=UI求出小燈泡的額定功率；
根據(jù)電壓表與電流表所測量的量，分析電壓與電流的測量值與真實值間的關(guān)系，然后判斷電功率的測量值與真實值間的關(guān)系．
（3）由于燈的電壓不大于3V，而3V的量程損壞后，串聯(lián)一個定阻電阻后，使用了0-15V的量程，由圖根據(jù)燈泡正常發(fā)光時的電流，由歐姆定律計算電壓表示數(shù)；
（4）①根據(jù)待測電阻阻值和電源電壓，根據(jù)歐姆定律判斷電路中的電流即可得知無法測量；
②③可以測出滑動變阻器在最小阻值和最大阻值處電壓表的示數(shù)，根據(jù)電源電壓不變，列出一個等式，從而求出電阻值．由此設(shè)計電路并求出R_X阻值．

解答 解：
（1）測燈泡功率的實驗中，燈泡、滑動變阻器和電流表應(yīng)串聯(lián)；電壓表與燈泡并聯(lián)，燈泡額定電壓2.5V，所以電壓表應(yīng)使用0-3V量程；滑片向右移動時，接入電路的電阻變小，則應(yīng)使滑動右下方的接線柱相連，如圖所示：
；
（2）根據(jù)圖乙可知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.26A；
燈泡的額定功率：P=UI=2.5V×0.26A=0.65W；
由電路圖知，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，電壓表的測量值U與真實值相等；電流表測的是流過燈泡與流過電壓表的電流之和，電流表的測量值I比真實值大，
因此由P=UI求出的測量值比真實值大；
（3）由于0-3V的量程損壞，故如圖電路中電壓表使用的是0-15V的量程，由于燈泡正常工作的電流為0.26A，則定值電阻10Ω的兩端電壓為U′=IR=0.26A×10Ω=2.6V，
則根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點可知：電壓表示數(shù)應(yīng)為U=U_額+U′=2.5V+2.6V=5.1V；
（4）①由圖電源由三節(jié)蓄電池組成，電源電壓為6V，當(dāng)變阻器連入阻值為0時，電路中電流最大：I=$\frac{U}{{R}_{x}}$=$\frac{6V}{200Ω}$=0.03A，電流表使用0-0.6A量程，分度值為0.02A，所以電流的測量誤差較大，故小明的方法不可行；
②實驗的電路圖如下圖所示：
；
③實驗步驟：
a、閉合開關(guān)，將滑片滑到左端，讀出電壓表示數(shù)U；
b、將滑片移到右端，讀出此時電壓表示數(shù)為U′．
由a電壓表示數(shù)等于電源電壓，由b可知，
R_x與變阻器最大值R串聯(lián)，此時變阻器兩端電壓為U-U′，
根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理：$\frac{{R}_{x}}{R}$=$\frac{U′}{U-U′}$，
所以，R_X=$\frac{U′R}{U-U′}$．
故答案為：（1）見上圖；（2）0.65；大；（3）5.1；（4）①電路中電流過小，電流的測量誤差較大；②見上圖；③步驟：a、閉合開關(guān)，將滑片滑到左端，讀出電壓表示數(shù)U；
b、將滑片移到右端，讀出此時電壓表示數(shù)為U′；R_x表達式：R_X=$\frac{U′R}{U-U′}$．

點評 本題考查了連接電路圖、電流表讀數(shù)、額定功率的計算、誤差分析、電流設(shè)計等；對電流表讀數(shù)時，要先確定電流表量程與分度值，然后再讀數(shù)，讀數(shù)時，視線要與電流表刻度線垂直；連接電路圖時，要注意電壓表量程的選擇、滑動變阻器的接法．