Question

18．小夢在“測定小燈泡電功率”實(shí)驗(yàn)中，小燈泡的額定電壓為2.5V，電阻約為10Ω．

（1）如圖甲所示是她連接的實(shí)驗(yàn)電路，其中有一根導(dǎo)線連接錯(cuò)誤．請你在錯(cuò)誤的導(dǎo)線上畫“×”，并用筆畫線代替導(dǎo)線畫出正確的導(dǎo)線．
（2）電路連接正確后，閉合開關(guān)，小夢發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電壓表有示數(shù)，電流表指針幾乎不動，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是小燈泡斷路（選填“小燈泡短路”或“小燈泡斷路”）．
（3）排除故障后，繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出如圖乙所示的U-I圖象，計(jì)算出小燈泡的額定功率是0.625W．
（4）實(shí)驗(yàn)完成后，同組的大夢想用原電路測某一定值電阻R_x的阻值，她用電阻替換小燈泡后，發(fā)現(xiàn)電壓表損壞了，便將其拆除，請你在不改變其他元件連接的方式下，幫大夢完成實(shí)驗(yàn)（已知滑動變阻器最大阻值為R₀）．
實(shí)驗(yàn)步驟：A、閉合開關(guān)，將滑動變阻器的滑片滑到阻值最大處，記下電壓表的示數(shù)U₁；
B、將滑動變阻器的滑片移到阻值最小處，記下電壓表的示數(shù)為U₂．即電源電壓U；
表達(dá)式：R_X=$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}{-U}_{1}}$×R₀（用所測物理量符號表示）．

Answer 1

分析 （1）燈與變阻器并聯(lián)是錯(cuò)誤的，電壓表應(yīng)并聯(lián)在燈泡兩端；
（2）常見的電路故障有斷路路與短路兩種，電流表無示數(shù)，燈泡不亮，說明電路出現(xiàn)了斷路，根據(jù)電壓表的示數(shù)情況判斷斷路處；
（3）由圖象找出燈泡額定電壓下對應(yīng)的電流，根據(jù)P=UI求燈的額定電功率；
（4）滑動變阻器的最大阻值已知，滑動變阻器和被測電阻串聯(lián)，分別讓滑動變阻器的最大阻值和0電阻接入，完成電壓表的兩次測量，利用電源電壓不變，列出等式，解出R_x．

解答 解：（1）小燈泡的額定電壓為2.5V，所以電壓表選0～3V量程，并聯(lián)在燈泡兩端，如下圖所示


（2）小燈泡不亮，電流表指針幾乎不動，說明電路斷路或電路中的總電阻很大；電壓表有示數(shù)，說明電壓表與電源連通，所以，故障在與電壓表并聯(lián)的燈斷路了而導(dǎo)致電壓表串聯(lián)在電路中；
電流表有示數(shù)，說明電路是通路，電壓表無示數(shù)，燈泡不亮，則可能與電壓表并聯(lián)的燈泡被短路；
（3）根據(jù)圖象知，額定電壓2.5對應(yīng)的電流為0.25A，燈的額定功率P=UI=2.5V×0.25A=0.625W；
（4）實(shí)驗(yàn)步驟：
A．閉合開關(guān)，將滑動變阻器的滑片滑到阻值最大處，記下電壓表的示數(shù)U₁．
B．將滑動變阻器的滑片移到阻值最小處，記下電壓表的示數(shù)為U₂．即電源電壓U；
因?yàn)殡娫吹碾妷翰蛔儯�所以U=U2=$\frac{{U}_{2}{-U}_{1}}{{R}_{變}}$×（R_X+R₀），R_X=$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}{-U}_{1}}$×R₀．
故答案為：（1）如上圖所示；
（2）小燈泡斷路；
（3）0.625；
（4）A、閉合開關(guān)，將滑動變阻器的滑片滑到阻值最大處，記下電壓表的示數(shù)U₁；
B、將滑動變阻器的滑片移到阻值最小處，記下電壓表的示數(shù)為U₂．即電源電壓U；
R_X=$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}{-U}_{1}}$×R₀．

點(diǎn)評 本題測量小燈泡的電功率和定值電阻的大小，考查電路的連接、常見故障的分析、電功率的計(jì)算及設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的能力，綜合性較強(qiáng)．