Question

20．小功同學(xué)在測標(biāo)有“2.5V”字樣的小燈泡功率實驗時，他的電路已經(jīng)連成如圖甲所示．

（1）請你用筆畫線代替導(dǎo)線，幫他把電路補(bǔ)充完整，要求滑動變阻器滑片向右移動時燈泡發(fā)光變暗，連線不能交叉．
（2）圖乙是根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪制成的I-U圖象．當(dāng)P在某位置時，電壓表示數(shù)為1.5V，燈泡電阻為10Ω；要使燈正常發(fā)光，應(yīng)將滑片P向B端（選填“A”或“B”）移動，燈泡的額定功率為0.5W．
（3）完成上述實驗后，小亮看到滑動動變阻器的銘牌模糊不清，于是想測量變阻器的最大阻值R_x．他從實驗室找來一個阻值已知為R₀的定值電阻替換了燈泡．同時撤去了發(fā)生故障的電流表，并利用余下器材（電壓未知的電源、量程合適的電壓表、滑動變阻器、開關(guān)各一個．導(dǎo)線），在不改動電壓表位置及其連線的情況下，很快測出了R_x的大小．
①請把你設(shè)計的電路圖畫在圖丙虛線框內(nèi)．
②簡述實驗過程中要測量的物理量并用相應(yīng)字母表示：
（a）將滑動變阻器的滑片調(diào)到a端阻值為零處，記下電壓表的示數(shù)U；
（b）將滑動變阻器的滑片調(diào)到b端阻值最大處，記下電壓表的示數(shù)U₀；
③R_x=$\frac{U-{U}_{0}}{{U}_{0}}{R}_{0}$（用已知量和測量量表示）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)題意確定滑動變阻器的接法，根據(jù)實驗原理連接實物電路圖．
（2）根據(jù)圖象中電流與電壓的對應(yīng)關(guān)系，利用R=$\frac{U}{I}$計算燈絲電阻燈泡的亮度決定于燈泡的實際功率；要使燈泡正常發(fā)光，兩端電壓必須達(dá)到額定電壓；已知燈泡的額定電壓和對應(yīng)的電流，利用公式P=UI計算燈泡的額定功率；
（3）沒有電流表，使已知定值電阻R₀與滑動變阻器串聯(lián)，找電流相等，電路不能重組，要測出電源電壓，把電壓表與定值電阻R₀并聯(lián)，可以把滑動變阻器滑到阻值為0，測電源電壓，滑動變阻器滑到阻值最大，找電流相等，列出等式求解．

解答 解：（1）向右調(diào)節(jié)滑片，燈泡變暗，則應(yīng)把滑動變阻器的左下接線柱與電流表串聯(lián)，燈泡的額定電壓為2.5V，電壓表量程為0-3V，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端；由題意可知電流表量程為0-0.6A，實物電路圖如圖所示：
；
（2）由圖象知，當(dāng)燈泡兩端電壓為1.5V時，通過的電流為0.15A，所以燈絲電阻為R=$\frac{U}{I}$=$\frac{1.5V}{0.15A}$=10Ω；
因為燈泡兩端的實際電壓低于額定電壓，所以燈泡的實際功率小于額定功率，燈泡發(fā)光較暗；要使燈泡正常發(fā)光，需要升高燈泡兩端電壓達(dá)到額定電壓，所以應(yīng)將滑動變阻器滑片向B端移動；
已知燈泡的額定電壓為U_額=2.5V，由圖線知，此時的電流為I_額=0.2A，所以燈泡的額定功率為P_額=U_額I_額=2.5V×0.2A=0.5W．
（3）如圖，

無電流表，定值電阻R₀與滑動變阻器串聯(lián)，電壓表與定值電阻R₀并聯(lián)，滑片在a端阻值為0時，電壓表測電源電壓U，滑片滑到b端最大阻值處時，電壓表測定值電阻R₀兩端電壓U₀，此時定值電阻與滑動變阻器電流相等，所以$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$=$\frac{U{-U}_{0}}{{R}_{X}}$；所以R_X=$\frac{U-{U}_{0}}{{U}_{0}}{R}_{0}$．
故答案為：（1）如上圖；（2）10；B；0.5；（3）①如上面電路圖；②（a）將滑動變阻器的滑片調(diào)到a端阻值為零處，記下電壓表的示數(shù)U；（b）將滑動變阻器的滑片調(diào)到b端阻值最大處，記下電壓表的示數(shù)U₀；③$\frac{U-{U}_{0}}{{U}_{0}}{R}_{0}$．

點評 沒有電壓表，利用定值電阻和電流表以及其他元件測量電阻的阻值時，一般設(shè)計成并聯(lián)電路，找電壓相等列等式求出被測電阻；沒有電流表，利用電壓表和定值電阻以及其他元件測量電阻的阻值時，一般設(shè)計成串聯(lián)電路，找電流相等列等式求出被測電阻．