Question

3．小菲同学要测量额定电压为2.5V、小灯泡的功率：

（1）连接的不完整实物电路如图（甲）所示．请用笔画线代替导线，完成实物电路的连接．
（2）检查电路连接无误，闭合开关后，灯泡不亮，电压表有示数且接近电源电压，电流表指针几乎不动，产生这一现象的原因可能是灯泡断路．
（3）排除故障后，移动滑片P到某一位置时，电压表示数如图乙所示，若要测量小灯泡的额定功率，应将滑片P向B（选填“A”或“B”）端移动，使电压表的示数为2.5V．
（4）移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图丙所示的I-U图象，根据图象信息，可计算出小灯泡的额定功率是0.75W．观察图丙所示的I-U图象不是直线的原因是灯丝的电阻受温度影响．
（5）小明又想测某未知电阻R_x的阻值，设计了如图所示电路（R₀为已知阻值的定值电阻），并设计了如下实验步骤，请帮他把缺少的步骤补全，并写出R_x的表达式．实验步骤：
A．按照设计的电路图连接电路
B．断开S₂、闭合S₁记录电流表示数为I₁
C．断开S₁、闭合S₂记录电流表示数为I₂
表达式：R_x=$\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}}$R₀（用已知和测量的物理量的符号表示）

Answer 1

分析 （1）电压表与灯泡并联接入电路，根据小灯泡的额电功率选择电压表的量程；
（2）根据电流表、灯泡的现象判断出电路断路，根据电压表的示数判断与电压表并联的电路断路；
（3）读出电压表示数为2.2V，要使灯泡正常工作，灯泡两端电压增大到2.5V，电路电流要增大，总电阻要减小，滑动变阻器的电阻要减小；
（4）从图象中确定额定电压及对应的电流值，根据公式P=UI计算出额定功率；
（5）在没有电压表时，使定值电阻与待测电阻并联，根据开关的状态、电流表的示数以及欧姆定律得出定值电阻两端电压，然后根据公式R=$\frac{U}{I}$计算出被测电阻的阻值．

解答 解：（1）电压表与灯泡并联接入电路，因为灯泡的额电功率为2.5V，所以选择0-3V量程，如图所示：

（2）闭合开关，灯泡不亮，可能是灯泡短路、或灯泡断路、或灯泡之外电路存在断路；电流表指针不动，说明电路断路；电压表有示数，说明电压表与电源两极相连，电压表并联电路之外不存在断路；综合分析可知，电路故障是灯泡断路；
（3）电压表使用0～3V量程，每一个大格代表1V，每一个小格代表0.1V，电压为2.2V．
要使灯泡正常工作，灯泡两端电压从2.2V增大到2.5V，电路电流要增大，总电阻要减小，滑动变阻器的电阻要减小，滑片向B端移动，使电压表的示数为2.5V；
（4）由图象知，当电压为2.5V时，电流表示数为0.2A，所以P=UI=2.5V×0.3A=0.75W；
由于灯丝的电阻随温度的升高而增大，所以I-U图象不是直线；
（5）实验步骤：
A、按电路图连接电路．
B、断开S₂、闭合S₁记录电流表示数为I₁；
C、断开S₁、闭合S₂记录电流表示数为I₂（或S₁和S₂都闭合记录电流表示数为I₂）；
表达式：R_x=$\frac{{U}_{x}}{{I}_{x}}$=$\frac{{U}_{0}}{{I}_{x}}$=$\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}}$R₀．
故答案为：
（1）见上图；           
（2）灯泡断路； 
（3）B；2.5；
（4）0.75；灯丝的电阻受温度影响；
（5）断开S₁、闭合S₂记录电流表示数为I₂；$\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}}$R₀．

点评 本题考查了实物图的连接，电压表的读数，故障问题，功率计算，从图象获取信息的能力，最近两年从图象中获取信息频频出现，一定要掌握这种能力．