Question

10．小菲同學要測量額定電壓為2.5V、小燈泡的功率：

（1）連接的不完整實物電路如圖（甲）所示，請用筆畫線代替導線，完成實物電路的連接．
（2）檢查電路連接無誤，閉合開關后，燈泡不亮，電壓表有示數(shù)且接近電源電壓，電流表指針幾乎不動，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因可能是燈泡處斷路．
（3）排除故障后，移動滑片P到某一位置時，電壓表示數(shù)如圖乙所示，若要測量小燈泡的額定功率，應將滑片向B（選填“A”或“B”）端移動，使電壓表示數(shù)為2.5V．
（4）移動滑片P，記下多組對應的電壓表和電流表的示數(shù)，并繪制成圖丙所示的I-U圖象，根據(jù)圖象信息，可計算出小燈泡的額定功率是W．
（5）小明又想測某未知電阻Rx的阻值，設計了如圖丁所示電路（R₀為已知阻值的定值電阻），并設計了如下實驗步驟，請幫他把缺少的步驟補全，并寫出R_x的表達式，實驗步驟：
A．按照設計的電路圖連接電路；
B．斷開S₂，閉合S₁記錄電流表示數(shù)I₁；
C．斷開S₁、閉合S₂，記錄電流表示數(shù)為I₂．
表達式：R_x=$\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}}$R₀（或$\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$R₀）（用已知和測量的物理量的符號表示）．

Answer 1

分析 （1）圖中還有電壓表、電流表沒有完全接入電路，要從電壓表、電流表的量程、連接方式、正負接線柱上考慮；
（2）燈泡不亮可能是燈泡斷路或短路，燈泡斷路時，電路斷路，電路中沒有電流，電流表無示數(shù)，電壓表串聯(lián)在電路中，電壓表測量電源電壓；
燈泡短路時，電路總電阻減小，電路電流增大，電流表示數(shù)增大，電壓表測量導線電壓，示數(shù)為0．
（3）讀出電壓表示數(shù)為2.2V，要使燈泡正常工作，燈泡兩端電壓增大到2.5V，電路電流要增大，總電阻要減小，滑動變阻器的電阻要減�。�
（4）由圖象讀出電壓為2.5V對應的電流值，根據(jù)P=UI計算出燈泡的額定功率；
通過圖象可以發(fā)現(xiàn)導體的電阻是變化的，導體電阻的決定因素有：導體的材料、長度、橫截面積、溫度四個因素．因此從導體的決定因素入手來分析此題；
（5）在沒有電壓表時，使定值電阻與待測電阻并聯(lián)，根據(jù)開關的狀態(tài)、電流表的示數(shù)以及歐姆定律得出定值電阻兩端電壓，然后根據(jù)公式R=$\frac{U}{I}$計算出被測電阻的阻值．

解答 解：（1）電流表串聯(lián)使用；燈泡的額定電壓為2.5V，電壓表要選擇0～3V量程，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，電流從正接線柱流入，從負接線柱流出．如圖．  

（2）燈泡不亮，電流表無示數(shù)，電路斷路，燈絲斷路時，電壓表串聯(lián)在電路中，電壓表測量電源電壓，電壓表示數(shù)等于電源電壓．
（3）電壓表使用0～3V量程，每一個大格代表1V，每一個小格代表0.1V，電壓為2.2V．
要使燈泡正常工作，燈泡兩端電壓從2.2V增大到2.5V，電路電流要增大，總電阻要減小，滑動變阻器的電阻要減小，滑片向B端移動，使電壓表的示數(shù)為2.5V．
（4）從圖象得知，燈泡在2.5V下的電流為0.3A，則P=UI=2.5V×0.3A=0.75W．
（5）實驗步驟：
①電路圖連接電路．
②斷開S₂、閉合S₁記錄電流表示數(shù)為I₁；
③斷開S₁、閉合S₂，記錄電流表示數(shù)為I₂（或S₁和S₂都閉合記錄電流表示數(shù)為I₂）；
④由題意知，斷開S₂、閉合S₁時，電流表測量通過R₁的電流；
斷開S₁、閉合S₂，電流表測量干路中電流，則通過Rx的電流為I₂-I₁；
則I₁R₁=（I₂-I₁）R_x，
解得：R_x=$\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}}$R₀（或$\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$R₀）．
故答案為：（1）見上圖；（2）燈泡處斷路；（3）B；（4）0.75；燈絲的電阻隨溫度的升高而增大；（5）斷開S₁、閉合S₂記錄電流表示數(shù)為I₂；R_x=$\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}}$R₀（或$\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$R₀）．

點評 本題考查了連接電路圖、電路故障分析、電壓表讀數(shù)、求燈泡額定電流與額定功率、燈泡正常發(fā)光電阻等問題，連接電路圖時，注意量程的選擇，對電壓表讀數(shù)時，注意確定電壓表的量程與分度值．