Question

8．在“测量小灯泡功率”的实验中，小灯泡标有“2.5V”字样．

（1）请用笔画线代替导线将图甲中的实物图连接完整．
（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应调至左（选填“左”或“右”）端．闭合开关后，发现电压表示数为零，灯泡不亮，电流表有示数，则原因可能是；灯泡短路．
（3）故障排除后，为了测出小灯泡的额定功率，应调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为2.5V，此时电流表的示数如图乙所示，则通过小灯泡的电流为0.3A，小灯泡的额定功率为0.75W．
（4）实验后，某小组同学又想利用这些器材测量另一个小灯泡正常发光时的电阻，但是只能看到灯泡上标有“1.8W”的字样，他通过多次实验绘制出了如图丙所示的U-I图象，根据图象可知，小灯泡的额定电压为3V，它正常发光时的电阻为5Ω．
（5）某同学想测某未知电阻Rx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）
（6）测定值电阻的阻值，用甲图和丁图哪个好，请做出评价：丁图好，理由灯丝的电阻随温度的升高而增大．

Answer 1

分析 （1）将电压表与灯泡并联，根据灯泡的额定电压确定电压表的量程；
滑动变阻器与灯泡串联，且要接一上一下；
（2）闭合开关前应将滑动变阻器的滑片移至最大阻值处；
灯泡不亮，电压表无示数，电流表有示数，则排除电路断路情况，是灯泡短路造成的；
（3）要测灯泡的额定功率，应使灯泡两端的电压等于额定电压，根据乙图读出电流表的示数，根据P=UI计算出灯泡的额定功率；
（4）分析图象，找出P=UI=1.8W的一组，此时对应的电压和电流值分别是额定电压和额定电流；
并根据R=$\frac{U}{I}$计算出灯泡的电阻值．
（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．
（6）从灯丝电阻受温度影响，随温度升高而增大的角度评价．

解答 解：（1）将电压表与灯泡并联，灯泡的额定电压是2.5V，所以电压表可选择0～3V的量程；
滑动变阻器与灯泡串联，已接了下面一个接线，可再接上面任意一个接线柱，如图所示：

（2）滑动变阻器的下面接了右边的接线柱，所以闭合开关前，应将滑片移至最左端，使其阻值最大；
电压表示数为零，灯泡不亮，电流表有示数，则是灯泡短路，或电压表短路；
（3）为了测出小灯泡的额定功率，应使电压表的示数为2.5V，由图乙知，电流表的量程为0～0.6A，示数为0.3A，则P=UI=2.5×0.3A=0.75W；
（4）由图知，当电压为3V时，电流为0.6A，此时的功率为1.8W，所以灯泡的额定电压为3V，则R=$\frac{U}{I}$=$\frac{3V}{0.6A}$=5Ω．
（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．
（6）测定值电阻的阻值，用丁图较好，因为小灯泡的灯丝电阻受温度影响，灯丝的电阻随灯丝温度的升高而增大；导致测量不准确．
故答案为：
（1）见上图；
（2）左；灯泡短路；（3）2.5；0.75；
（4）3；5；
（5）断开S₁、闭合S₂，记录电流表示数为I₂，$\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}}$R₀．
（6）丁；灯丝的电阻随温度的升高而增大．

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．