Question

12．小明用圖甲所示的電路測(cè)量額定電壓為2.5V的小燈泡電阻，圖乙是小明未完成連接的實(shí)驗(yàn)電路．

（1）請(qǐng)你按照電路圖，用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線，完成圖乙中實(shí)驗(yàn)電路的連接；
（2）小明將電路連接正確后，閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)變阻器的滑片，使小燈泡剛好正常發(fā)光，此時(shí)電流表的示數(shù)如圖丙所示，電流表的讀數(shù)是0.3A，小燈泡的阻值是8.3Ω（小數(shù)點(diǎn)后保留一位）；
（3）小明把電路連接好以后，閉合開(kāi)關(guān)發(fā)現(xiàn)無(wú)論怎樣移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，電流表無(wú)示數(shù)，而電壓表有示數(shù)，且接近于電源電壓，則電路出現(xiàn)的故障原因是燈泡斷路；
（4）小明又想測(cè)某未知電阻Rx的阻值，設(shè)計(jì)了如圖丁所示電路（R₀為已知阻值的定值電阻），并設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)步驟，請(qǐng)幫他把缺少的步驟補(bǔ)全，并寫(xiě)出R_x的表達(dá)式．實(shí)驗(yàn)步驟：
A．按照設(shè)計(jì)的電路圖連接電路    B．?dāng)嚅_(kāi)S₂、閉合S₁記錄電流表示數(shù)為I₁
C．?dāng)嚅_(kāi)S₁、閉合S₂記錄電流表示數(shù)為I₂
未知電阻R_x表達(dá)式：R_x=$\frac{{I}_{1}{R}_{0}}{{I}_{2}}$（用已知和測(cè)量的物理量的符號(hào)表示）．

Answer 1

分析 （1）由圖甲知，滑動(dòng)變阻器與燈泡串聯(lián)，電壓表測(cè)燈泡兩端電壓，根據(jù)燈泡的額定電壓選擇電壓表量程；
（2）根據(jù)電流表的量程、分度值以及指針的位置讀出電流表示數(shù)，然后根據(jù)歐姆定律的變形公式求出燈泡的阻值；
（3）電流表無(wú)示數(shù)，說(shuō)明電路存在斷路；電壓表有示數(shù)，且接近電源電壓，說(shuō)明電壓表與電源間是通路，即電壓表并聯(lián)電路之外電路不存在斷路，由此確定故障；
（4）在沒(méi)有電壓表時(shí)，使定值電阻與待測(cè)電阻并聯(lián)，根據(jù)電流表和定值電阻的示數(shù)計(jì)算出電壓，然后根據(jù)公式R=$\frac{U}{I}$計(jì)算出其電阻．

解答 解：
（1）由圖甲知，滑動(dòng)變阻器與燈泡串聯(lián)，電壓表測(cè)燈泡兩端電壓，燈泡的額定電壓2.5V，所以電壓表選擇0-3V量程，如圖所示：
；
（2）燈泡正常發(fā)光時(shí)兩端電壓等于額定電壓，根據(jù)圖丙可知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，此時(shí)通過(guò)燈泡的電流為0.3A；
由I=$\frac{U}{R}$可得，小燈泡的阻值：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.3A}$≈8.3Ω；
（3）電路連接好以后，閉合開(kāi)關(guān)無(wú)論怎樣移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，電流表無(wú)示數(shù)，說(shuō)明電路中可能有斷路發(fā)生，而電壓表有示數(shù)，且接近于電源電壓，說(shuō)明電壓表到電源之間是通路，所以電路出現(xiàn)的故障是燈泡斷路；
（4）由步驟B，斷開(kāi)S₂、閉合S₁記錄電流表示數(shù)為I₁，可測(cè)出電源電壓U=I₁R₀，
由步驟C，斷開(kāi)S₁時(shí)，閉合S₂，記錄電流表的示數(shù)為I₂，
所以：R_x=$\frac{U}{{I}_{2}}$=$\frac{{I}_{1}{R}_{0}}{{I}_{2}}$．
故答案為：（1）見(jiàn)上圖；（2）0.3；8.3；（3）燈泡斷路；（4）$\frac{{I}_{1}{R}_{0}}{{I}_{2}}$．

點(diǎn)評(píng) 此題是測(cè)量小燈泡電阻的實(shí)驗(yàn)，考查實(shí)物電路的連接，電流表讀數(shù)、求電阻、電路故障分析等問(wèn)題．對(duì)電流表讀數(shù)時(shí)，應(yīng)先確定電流表的量程與最小分度值，再根據(jù)指針位置讀出電流表示數(shù)，讀數(shù)時(shí)視線應(yīng)與刻度線垂直．