Question

13．實(shí)驗(yàn)室提供的器材有：標(biāo)有“2.5V”的小燈泡、電池組（電壓U=6V）、電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器、電阻箱、定值電阻、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干．

（1）①小明連接如圖甲所示的電路測(cè)量小燈泡的額定功率，電路中部分連接不合理，但只需改動(dòng)一根導(dǎo)線，即可使電路連接正確．請(qǐng)你在應(yīng)改動(dòng)的導(dǎo)線上打“×”，并用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線畫(huà)出正確的接法．
②故障排除后，小明閉合開(kāi)關(guān)，當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時(shí)，電流表的示數(shù)如圖乙所示，這時(shí)通過(guò)小燈泡的電流為0.26A，額定功率為0.65W．
（2）小華用實(shí)驗(yàn)室提供的器材要測(cè)出一只電阻R_x的阻值，設(shè)計(jì)了如圖丙所示的電路．要想準(zhǔn)確測(cè)出R_x的阻值，應(yīng)在電路A、B間接電阻箱（選填“定值電值”、“滑動(dòng)變阻器”或“電阻箱”），理由是能讀出多個(gè)電阻值．實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量的物理是R_x兩端的電壓U_x和電阻箱接入電路的阻值R_AB（寫(xiě)出物理量的名稱和符號(hào)），R_x的表達(dá)式是R_x=$\frac{1}{3}$（$\frac{{U}_{x1}}{6V-{U}_{x1}}$•R_AB1+$\frac{{U}_{x2}}{6V-{U}_{x2}}$•R_AB2+$\frac{{U}_{x3}}{6V-{U}_{x3}}$•R_AB3）．

Answer 1

分析 （1）①本實(shí)驗(yàn)中電壓表應(yīng)與燈泡并聯(lián)，由圖甲分析錯(cuò)誤之處并修改；
②根據(jù)電流表量程和分度值讀出；
（2）由圖知，電壓表測(cè)R_x兩端電壓，根據(jù)串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律分析AB間接入的元件，同時(shí)考慮取多次測(cè)量以減小誤差．

解答 解：
（1）①測(cè)量小燈泡的額定功率的實(shí)驗(yàn)中，電壓表應(yīng)與燈泡并聯(lián)，由圖甲知電壓表測(cè)總電壓了，修改電路連接如圖所示：

②由圖乙知，電流表使用0-0.6A量程，分度值0.02A，燈泡正常發(fā)光時(shí)通過(guò)的電路為0.26A，
所以燈泡額定功率：P=UI=2.5V×0.26A=0.65W；
（2）要想準(zhǔn)確測(cè)出R_x的阻值，可以采取取多次測(cè)量R_x阻值，再取平均值；
由圖知：R_x與AB部分串聯(lián)，電壓表測(cè)R_x兩端電壓，由題又知電源電壓，可以根據(jù)串聯(lián)電路電流處處相等，通過(guò)計(jì)算AB部分電流得到R_x的電流，再利用歐姆定律計(jì)算R_x的阻值．
為滿足以上兩個(gè)要求應(yīng)選用電阻箱；
實(shí)驗(yàn)步驟：
將變阻箱接入AB間，三次調(diào)節(jié)變阻箱并讀出連入阻值和電壓表的示數(shù)（R_AB1、U_x1；R_AB2、U_x2；R_AB3、U_x3），根據(jù)串聯(lián)電路特點(diǎn)計(jì)算每次測(cè)出R_x的阻值．
R_x1=$\frac{{U}_{x1}}{{I}_{1}}$=$\frac{{U}_{x1}}{\frac{6V-{U}_{x1}}{{R}_{AB1}}}$=$\frac{{U}_{x1}}{6V-{U}_{x1}}$•R_AB1，
同理：R_x2=$\frac{{U}_{x2}}{6V-{U}_{x2}}$•R_AB2，R_x3=$\frac{{U}_{x3}}{6V-{U}_{x3}}$•R_AB3，
所以R_x=$\frac{1}{3}$（$\frac{{U}_{x1}}{6V-{U}_{x1}}$•R_AB1+$\frac{{U}_{x2}}{6V-{U}_{x2}}$•R_AB2+$\frac{{U}_{x3}}{6V-{U}_{x3}}$•R_AB3）
故答案為：（1）①見(jiàn)上圖；②0.26；0.65；
（2）電阻箱；能讀出多個(gè)電阻值；R_x兩端的電壓U_x和電阻箱接入電路的阻值R_AB；
R_x=$\frac{1}{3}$（$\frac{{U}_{x1}}{6V-{U}_{x1}}$•R_AB1+$\frac{{U}_{x2}}{6V-{U}_{x2}}$•R_AB2+$\frac{{U}_{x3}}{6V-{U}_{x3}}$•R_AB3）

點(diǎn)評(píng) 本題是測(cè)燈泡功率的實(shí)驗(yàn)，考查了實(shí)物連接、電表讀數(shù)、電功率計(jì)算以及特殊方法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)．第2問(wèn)是本題的難點(diǎn)，關(guān)鍵是知道有電壓表和已知阻值的電阻，能根據(jù)串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案．