Question

10．如图是测量“小灯泡额定功率”的实验（小灯泡上标有“2.5V”的字样）．已知电源是两节新的干电池．

（1）请用笔画线代替导线补画甲图实物电路；（原有导线不许改动，导线不许交叉）
（2）正确连接电路，闭合开关后，小灯泡不亮，电流表几乎无示数、电压表有示数（等于3V），原因是小灯泡断路．
（3）排除故障后，实验时发现电压表示数为2V，为了测额定功率应将滑动变阻器滑片P向C （选填“C”或“D”）端移动．
（4）当小灯泡正常发光时，电流表的示数如乙图所示，则小灯泡的额定功率是0.75W．
（5）完成上述实验后，小明想用原电路测量一段电阻丝R_x的阻值（约10Ω）．他用电阻丝替换了灯泡，闭合开关，发现电压表已损坏，将其拆除，不改变其它电路元件连接方式，小明也完成了实验．请你简述实验步骤并写出计算R_x的最后表达式．（已知滑动变阻器的最大阻值为R₀）
实验步骤：①将被测电阻R_X、滑动变阻器、电流表串联在电路中；
②移动滑动变阻器使接入电阻为零时，读出电流表示数为I₁；
③移动滑动变阻器到最大阻值处，读出电流表示数I₂；．
表达式：R_x=$\frac{{I}_{2}{R}_{0}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$．

Answer 1

分析 （1）测量“小灯泡额定功率”的实验中，电流表、滑动变阻器、灯泡应串联，电压表与灯泡并联测灯泡两端电压，不能改动原有导线，必须学会先去掉电压表不看．
（2）电流表示数为零，可能是电路出现了断路，电压表指针偏转示数为电源电压，电压表中间断路．
（3）根据灯泡两端电压与额定电压的关系，确定滑动变阻器移动方向．
（4）读出电流表示数，由P=UI计算出电功率．
（5）题目中只有一个电流表、滑动变阻器电阻、未知电阻，测量未知电阻阻值，肯定要根据滑动变阻器的特殊点，电源电压不变进行设计．

解答 解：（1）测量“小灯泡额定功率”的实验中，电流表、滑动变阻器、灯泡应串联，电压表与灯泡并联测灯泡两端电压，不能改动原有导线，必须学会先去掉电压表不看，把其它元件串联起来，如图所示．

（2）发现小灯泡不亮，电流表示数为零，电路中存在断路，电压表指针偏转示数为电源电压，电压表中间小灯泡断路．
（3）测量灯泡额定功率需要使灯泡两端的电压从2V增加到2.5V，则滑动变阻器两端电压减小，由串联分压，滑动变阻器电阻变小，应向C端移动．
（4）电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，电流表的示数为0.3A；灯泡的额定功率为P=UI=2.5V×0.3A=0.75W；
（5）题目中只有一个电流表、滑动变阻器电阻、未知电阻，测量未知电阻阻值，肯定要根据滑动变阻器的两个特殊位置，电源电压不变进行设计，
步骤如下；
①将被测电阻R_X、滑动变阻器、电流表串联在电路中；
②移动滑动变阻器使接入电阻为零时，读出电流表示数为I₁；
③移动滑动变阻器到最大阻值处，读出电流表示数I₂；
计算方法：
当滑动变阻器的电阻为零时，只有被测电阻R_X接入电路，测得电流为I₁，电源电压为I₁R_X，
当滑动变阻器的电阻最大为R₀时，R₀与R_X串联，测得电路电流为I₂，电源电压为I₂（R₀+R_X），
所以根据电源电压不变：I₁R_X=I₂（R₀+R_X），解得：${R}_{x}=\frac{{I}_{2}{R}_{0}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$
故答案为：（1）如图所示；（2）小灯泡断路；（3）C；（4）0.75；
（5）实验步骤：①将被测电阻R_X、滑动变阻器、电流表串联在电路中；
②移动滑动变阻器使接入电阻为零时，读出电流表示数为I₁；
③移动滑动变阻器到最大阻值处，读出电流表示数I₂；
表达式：${R}_{x}=\frac{{I}_{2}{R}_{0}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$

点评 此题考查了、电路连接、故障分析，滑动变阻器的使用、电功率计算、电路设计，是一道电学综合试题．