Question

2．兩個小組在實驗室分別做兩個電學(xué)實驗，可選器材有：干電池兩節(jié)，開關(guān)、滑動變阻器（標(biāo)有20Ω字樣）、電流表（0～0.6A，0～3A兩個量程）、電壓表（0～3V，0～15V兩個量程）各一個，導(dǎo)線若干．小組甲用圖甲所示的實驗電路，測量一個標(biāo)有“2.5V”字樣的小燈泡的額定功率．
（1）閉合開關(guān)后發(fā)現(xiàn)電流表和電壓表的示數(shù)都較小，小燈泡不發(fā)光，原因可能是D．
        A．燈泡L短路          B．燈泡L斷路          C．變阻器斷路          D．變阻器接入電路的阻值過大
（2）調(diào)節(jié)滑片P的位置，當(dāng)電壓表示數(shù)為2.5V時，電流表的示數(shù)如圖乙所示，則該燈泡的額定功率是0.7W．
（3）小組乙在完成實驗后，組員小宇想嘗試測量從家里帶來的一只電阻的阻值R_X（約300Ω左右）．他們使用現(xiàn)有器材，仍用伏安法進行測量，發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)太小，無法準(zhǔn)確讀出電流大小，沒能測出R_X．他們經(jīng)過討論后，向老師借了一只最大阻值為R₀的滑動變阻器（標(biāo)有200Ω字樣）．要順利測出R_x，請你幫助他們畫出實驗電路圖、寫出實驗步驟和R_X的表達式．

Answer 1

分析 （1）燈泡不亮，可能是燈泡斷路，或燈泡短路，或電路電流過�。�根據(jù)各選項對應(yīng)儀表的變化選出正確選項；
（2）根據(jù)電流表的量程、分度值以及指針的位置讀出通過燈泡的額定電流，然后根據(jù)P=UI可求出燈泡的額定功率；
（3）可將一只最大阻值為R₀的滑動變阻器作為一個200Ω的定值電阻和電阻為0的電阻使用，將變阻器與待測電阻串聯(lián)，通過移動滑片使變阻器連入電路中的電阻最大和最小，可分別測出變阻器最大電阻與待測電路串聯(lián)時待測電阻的電壓和電源電壓，根據(jù)串聯(lián)電路電壓、電流特點，由歐姆定律可求出被測電阻．

解答 解：（1）A、燈泡短路時，電路中電流更大，即電流表示數(shù)變大，電壓表示數(shù)減小，不符合題意；
B、燈泡L斷路時，電路中無電流，即電流表示數(shù)為零，電壓表示數(shù)變大，不符合題意；
C、變阻器斷路，電路中無電流，并且電壓表無法與電源兩極相連，即電流表示數(shù)為零，電壓表示數(shù)為零；不符合題意；
D、變阻器接入電路的阻值過大時，電路中電流很小，并且燈泡兩端分得的電壓也很小，即電流表和電壓表示數(shù)都較小，則燈泡的實際功率很小，因此不發(fā)光，符合題意．
故選D．
（2）當(dāng)燈泡兩端電壓為額定電壓2.5V時，燈泡正常發(fā)光，由圖乙可知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，則此時通過燈泡的電流為0.28A，故燈泡額定功率P=UI=2.5V×0.28A=0.7W．
（3）將變阻器與待測電阻串聯(lián)，電壓表測待測電阻的電壓，如下所示：

步驟：①閉合開關(guān)，移動滑片到左端，記下電壓表示數(shù)U₁，
②移動滑片到最右端，記下電壓表示數(shù)U₂，
表達式：②中電壓表示數(shù)U₂即電源電壓，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，在①中因待測電阻與變阻器的最大電阻串聯(lián)，變阻器的電壓為U₂-U₁，通過的電流大小為I=$\frac{{U}_{2}{-U}_{1}}{{R}_{0}}$，由串聯(lián)電路電流的規(guī)律，根據(jù)歐姆定律，
故待測電阻R_X=$\frac{{U}_{1}}{I}$=$\frac{{{U}_{1}R}_{0}}{{U}_{2}{-U}_{1}}$．
故答案為：（1）D；
（2）0.7；
（3）按上圖連接電路，
步驟：①閉合開關(guān)，移動滑片到左端，記下電壓表示數(shù)U₁，
②移動滑片到最右端，記下電壓表示數(shù)U₂，
表達式為：R_X=$\frac{{{U}_{1}R}_{0}}{{U}_{2}{-U}_{1}}$．

點評 本題考查了反�，F(xiàn)象的分析、額定功率的計算、及設(shè)計實驗方案的能力，有一定難度．