8.小明想測額定電壓為2.5V,正常工作電流小于0.3A的小燈泡的電阻.
(1)圖是小明沒有連接完的實物電路,請你用筆畫線代替導線將實物圖補充完整.(要求滑動變阻器連入電路的阻值最大)

(2)連接好電路后,小明進行了實驗,記錄的數(shù)據(jù)如表所示.
次數(shù)U/VI/AR/Ω
11.50.17
22.00.18
32.51.0
430.23
請仔細分析分析實驗數(shù)據(jù),回答以下問題:
①表中有一個明顯的錯誤數(shù)據(jù),請指出錯誤數(shù)據(jù)并分析產(chǎn)生的原因.1.0,讀數(shù)時看錯了電流表的量程.
②小燈泡正常發(fā)光時的電阻為12.5Ω.
(3)完成上述實驗后,小明想用原電路測量一段電阻絲Rx的阻值(約10Ω).他用電阻絲替換了燈泡,閉合開關,發(fā)現(xiàn)電壓表已損壞,將其拆下,不改變其他電路元件的連接方式,小明也完成了實驗.請簡述實驗步驟并寫出計算Rx的最后表達式.(已知滑動變阻器的最大阻值為R0
實驗步驟:①閉合開關,使滑動變阻器接入電路的阻值最。榱悖,記下電流表的示數(shù)I1;②使滑動變阻器接入電路的阻值最大,記下電流表示數(shù)I2;
表達式:Rx=$\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$R0

分析 (1)根據(jù)小燈泡的額定電流確定電流表的量程,保護電路的滑動變阻器按“一上一下”的原則串聯(lián)在電路中,同時要注意滑動變阻器連入電路的阻值最大;
(2)電路中最大電流為0.6A,大于0.6A的電流都屬于明顯的錯誤數(shù)據(jù),知道電壓和電流,根據(jù)歐姆定律求出燈泡正常發(fā)光時的電阻.
(3)電壓表已損壞,電流表可以使用,且已知滑動變阻器的最大阻值為R0,滑動變阻器和被測電阻串聯(lián),讓滑動變阻器接入的阻值最小和最大,測出兩種情況下的電流,根據(jù)兩種情況下電源電壓相等,列出等式,間接測出Rx

解答 解:(1)小燈泡正常工作電流小于0.3A,所以電流表的量程為0~0.6A,滑動變阻器按“一上一下”的原則與燈泡串聯(lián),要求滑動變阻器連入電路的阻值最大,根據(jù)電流流向可知,應將變阻器的左下接線柱與電流表的“0.6”接線柱相連,如圖所示:

(2)①電流表的量程為0~0.6A,則電路的最大電流為0.6A,所以數(shù)據(jù)1.0錯誤.
結合第2次和第4次實驗可知,第3次的電流應該在0.18A~0.23A之間,則產(chǎn)生錯誤的原因是電流表的量程讀錯了,按照0~3A量程讀數(shù)了.
②電流表指針位置相同時,0~3A量程的讀數(shù)是0~0.6A量程讀數(shù)的5倍,
所以,燈泡的正常工作時的電流:I=$\frac{1.0}{5}$A=0.2A.
小燈泡正常發(fā)光時的電阻:RL=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.2A}$=12.5Ω.
(3)電壓表已損壞,電流表可以使用,且已知滑動變阻器的最大阻值為R0,可以讓滑動變阻器接入的阻值最小和最大,測出兩種情況下的電流,根據(jù)兩種情況下電源電壓相等,列出等式,間接測出Rx
實驗步驟如下:
①閉合開關,使滑動變阻器接入電路的阻值最。榱悖,記下電流表的示數(shù)I1;
②使滑動變阻器接入電路的阻值最大,記下電流表示數(shù)I2
表達式的推導:
當滑動變阻器接入電路的阻值最小為0時,電路為Rx的簡單電路,則電源電壓U=I1Rx
當滑動變阻器接入電路的阻值最大為R0時,R0與Rx串聯(lián),則電源電壓U=I2(Rx+R0);
因為電源電壓不變,
所以,I1Rx=I2(Rx+R0),
解得:Rx=$\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$R0
故答案為:(1)如上圖所示;
(2)①1.0; 讀數(shù)時看錯了電流表的量程;②12.5;
(3)實驗步驟:①閉合開關,使滑動變阻器接入電路的阻值最。榱悖,記下電流表的示數(shù)I1;
②使滑動變阻器接入電路的阻值最大,記下電流表示數(shù)I2
表達式:Rx=$\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$R0

點評 本題考查了用伏安法測電阻和用特殊方法測電阻;在缺少電壓表或電流表時,當滑動變阻器最大電阻已知時,采用滑動變阻器和被測電阻串聯(lián);讓滑動變阻器的阻值最大和最小時,完成兩次測量,根據(jù)U=IR表示出電源電壓,利用兩種情況下電源電壓相等,列出等式,解被測電阻Rx

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(3)根據(jù)表中數(shù)據(jù),回答以下問題:
時間/分鐘00.511.522.533.544.55
溫度/℃-8-6-20000000
狀態(tài)固態(tài)固液共存態(tài)
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②在繼續(xù)實驗的過程中,發(fā)現(xiàn)冰在第6min全部變成水,在第10min水的溫度為8℃.冰是晶體(選填“晶體”或“非晶體”),其熔點是0℃.
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