Question

3．在测量电阻约为10Ω的定值电阻Rx的实验中，小明和小亮用如图所示的器材进行实验．

（1）用笔画线代替导线在甲图中完成实物电路连接，要求滑动变阻器的滑片向右滑动时连入电路的电阻变小．
（2）小明把最后一根导线连接完毕后，看到电压表和电流表立即有较大示数．小亮认为在实验操作中有两处错误，其中一处是滑动变阻器的滑片没有滑到电阻最大的位置，
还有一处是连接电路时开关没有断开．
（3）改正错误后，小明改变Rx两端的电压和电流，两次测得的电阻值分别为R1=10.1Ω，R2=10.2Ω，第三次测量时，电流表的示数为0.26A，电压表的示数如图乙所示．根据以上三次实验数据，最后得出Rx=10.1Ω．
（4）测量结束后，小亮提出利用这个电路还可以测量小灯泡的电功率，于是小明把定值电阻换成额定电压为2.5V、电阻约为10Ω的小灯泡进行实验．闭合开关，改变滑动变阻器滑片P的位置，使电压表的示数为2.5V时，此时灯泡的电功率等于（填“大于”、“小于”或“等于”）它的额定功率．

Answer 1

分析 （1）当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时，电路中的电流最大，根据欧姆定律求出电路中的最大电流确定电流表的量程且与定值电阻串联，滑动变阻器按一上一下的原则串联在电路中，滑片向右滑动时连入电路的电阻变小说明右下方接线柱必须接入电路中；
（2）接完最后一根导线，电表有示数说明开关闭合；电流表示数较大，说明电路电阻较小，滑动变阻器滑片没有置于阻值最大位置；
（3）根据电压表的量程和分度值读出示数，利用欧姆定律求出第三次测量时的电阻值，取三次电阻的平均值即为定值电阻的阻值；
（4）额定电压下灯泡的实际功率和额定功率相等．

解答 解：（1）电源的电压为4.5V，根据欧姆定律可得，当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时电路中的最大电流I=$\frac{U}{{R}_{x}}$=$\frac{4.5V}{10Ω}$=0.45A＜0.6A，所以电流表的量程为0～0.6A，且与定值电阻R_x串联；滑动变阻器的右下方接线柱与开关的右接线柱相连时，滑片向右滑动时连入电路的电阻变小，如下图所示：

（2）接完最后一根导线，电表有示数说明开关闭合；电流表示数较大，说明电路电阻较小，滑动变阻器滑片没有置于阻值最大位置．因此实验操作中的两处错误是：连接电路时开关没有断开；没有把滑动变阻器的滑片置于阻值最大的位置；
（3）由图乙可知，电压表的量程为0～3V，分度值为0.1V，示数为2.6V，
根据欧姆定律可得，第三次测量时定值电阻的阻值：
R₃=$\frac{{U}_{3}}{{I}_{3}}$=$\frac{2.6V}{0.26A}$=10Ω，
则定值电阻的阻值：
R_x=$\frac{{R}_{1}+{R}_{2}+{R}_{3}}{3}$=$\frac{10.1Ω+10.2Ω+10Ω}{3}$=10.1Ω；
（4）改变滑动变阻器滑片P的位置，使电压表的示数为2.5V即灯泡两端的电压为2.5V时，此时灯泡的电功率和额定功率相等．
故答案为：
（1）如上图所示；（2）连接电路时开关没有断开；（3）10.1；（4）等于．

点评 本题考查了电流表和滑动变阻器的连接、电路现象的判断、电压表的读数、欧姆定律的应用等，关键是知道为减小误差测定值电阻的阻值时应多次测量求平均值和知道额定电压下灯泡的实际功率与额定功率相等．