Question

14．小明、小勇、小龙在“测定小灯泡电功率”的实验时，拿到的学生电源电压为4.5V，小灯泡额定电压为2.5V、电阻约为10Ω．

（1）小明闭合开关，移动滑片P到某一点时，电压表示数（如图乙所示）为2.2V，若他想测量小灯泡的额定功率，应将图甲中滑片P向B（选填“A”或“B”）端移动，使电压表的示数为2.5V．
（2）小勇同学移动滑片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0.5W．
（3）小龙想利用一块电压表和已知的电阻R₀测量电阻Rx的阻值．小龙选择了满足实验要求的器材，并连接了部分实验电路，如图丁所示．小龙设计的实验电路的要求是：只闭合开关S和S₁时，电压表测量的是电阻R₀两端的电压U₁；只闭合开关S和S₂时，电压表测量的是电源两端的电压U₂，请你用U₁、U₂和R₀表示出R_x，R_x=$\frac{{U}_{2}-{U}_{1}}{{U}_{1}}$•R₀．

Answer 1

分析 （1）由图乙读出电压表示数，灯泡正常发光时的电压应等于其额定电压，由此分析滑片的移动方向；
（2）由图象读出灯泡电压为2.5V时通过灯泡的电流，由P=UI计算小灯泡的额定功率；
（3）根据欧姆定律的变形公式R=$\frac{U}{I}$进行分析；已知R₀的阻值和两端的电压，利用I=$\frac{U}{R}$求出电路中的电流，又已知电源电压根据串联电路电压的特点求出R_x两端的电压，最后写出其表达式即可．

解答 解：
（1）由图乙知，电压表使用0-3V量程，分度值0.1V，此时灯泡电压为2.2V，低于其额定电压，为使灯泡正常发光，应增大灯泡电压，由串联电路的分压原理知，应减小变阻器连入电路的阻值，即滑片向B端移动，使电压表的示数为2.5V；
（2）由图象知，灯泡电压为2.5V时通过灯泡的电流为0.2A，
小灯泡的额定功率：P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
（3）由图知，只闭合开关S和S₁时和只闭合开关S和S₂时，两电阻都串联，
由串联电路特点和欧姆定律知，通过R_x中的电流为：I_x=I₀=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{0}}$，
R_x两端的电压为：U_x=U₂-U₁，
R_x的表达式为：R_x=$\frac{{U}_{x}}{{I}_{x}}$=$\frac{{U}_{2}-{U}_{1}}{\frac{{U}_{1}}{{R}_{0}}}$=$\frac{{U}_{2}-{U}_{1}}{{U}_{1}}$•R₀．
故答案为：（1）2.2；B；（2）0.5；（3）$\frac{{U}_{2}-{U}_{1}}{{U}_{1}}$•R₀．

点评 本题考查实验操作、电功率计算以及识别电路和设计电路的能力，正确识别电路并熟练应用串联电路特点和欧姆定律是解题的关键．