Question

12．張皓同學做“測定小燈泡電功率”的實驗，設計的電路圖如圖甲所示，小燈泡所標示的額定電壓為2.5V．
（1）張皓同學按甲圖連好電路如圖甲所示，閉合開關前，他應將滑片P移到滑動變阻器的最左（選填“左”或“右”）端；
（2）接著檢查電路連接，他發(fā)現(xiàn)有一根導線連接錯了，請你在甲圖中在應改動的導線上打“×”，并用筆畫線代替導線畫出正確的接法；
（3）改正連接后，他閉合開關，發(fā)現(xiàn)燈泡不發(fā)光，電流表有示數(shù)，電壓表示數(shù)為0，移動滑動變阻器的滑片P可以改變電流表的示數(shù)，那么電路的故障原因是：小燈泡短路；
（4）排除故障后進行實驗，他根據(jù)實驗測得的數(shù)據(jù)，畫出了小燈泡的電流隨電壓變化的圖象如圖乙所示，由圖象可知小燈泡的額定功率是0.75W；
（5）由步驟（5）知小燈泡的電流隨電壓變化的圖象不是一條直線，他結合實驗過程分析得知，形成的原因是：燈絲電阻隨溫度的變化而變化．
（6）張皓同學又設計了兩種測量定值電阻R_x阻值的實驗電路方案，方案中定值電阻的阻值為R₀．
①方案一：閉合開關S，如果電壓表V₁和V₂的讀數(shù)分別為U_l和U₂，則電阻R_x的阻值表達式為R_x=$\frac{{U}_{2}{R}_{0}}{{U}_{1}}$．
②方案二：電路中R_x≠R₀，將S接到a，讀出電流表的示數(shù)I₁；再將S接到b，讀出電流表的I₂；由I₁R₀=I₂R_x可得R_x=$\frac{{I}_{1}{R}_{0}}{{I}_{2}}$．請判斷結果是否正確并簡要說明理由：不正確，沒有控制R_x和R_o兩端的電壓相等．

Answer 1

分析 （1）閉合開關前，滑到變阻器連入電路中的電阻最大；
（2）電壓表并聯(lián)在燈和變阻器的兩端了；
（3）電流表有示數(shù)，說明電路為通路；移動滑動變阻器的滑片P可以改變電流表的示數(shù)，說明變阻器沒有問題；發(fā)現(xiàn)燈泡不發(fā)光，電壓表示數(shù)為0，說明可能小燈泡短路了；
（4）根據(jù)圖乙找出額定電壓對應的電流，根據(jù)P=UI求燈的額定功率；
（5）燈的電阻隨隨溫度的變化而變化；
（6）①方案一中定值電阻與待測電阻串聯(lián)，已知定值電阻電壓與阻值，由歐姆定律可以求出電路電流，已知待測電阻兩端的電壓，由歐姆定律可以求出待測電阻的阻值；
②用等效替代法測待測電阻的電壓，但根據(jù)設計，當開關S由a撥到b時，電阻R₀和R_X兩端的電壓不相等，故設計是不合理的溫度的變化而變化．

解答 解：（1）為保護電路，閉合開關前，滑到變阻器連入電路中的電阻最大，即滑片P移到滑動變阻器的最左端；
（2）原圖中電壓表并聯(lián)在燈和變阻器的兩端了，應將電壓表并聯(lián)在燈的兩端，如下圖所示：

（3）他閉合開關，電流表有示數(shù)，說明電路為通路；移動滑動變阻器的滑片P可以改變電流表的示數(shù)，說明變阻器沒有問題；發(fā)現(xiàn)燈泡不發(fā)光，電壓表示數(shù)為0，說明可能小燈泡短路了，而導致電壓表并聯(lián)在一根導線兩端；
（4）在圖乙中，燈在額定電壓下對應的電流為0.3A，燈的額定功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75W；
（5）因燈的電阻隨溫度的變化而變化，R=$\frac{U}{I}$，所以小燈泡的電流隨電壓變化的圖象不是一條直線；
（6）①流過電路的電流I=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{0}}$，由歐姆定律得R_X的阻值R_X=$\frac{{U}_{2}}{I}$．
②該方案不正確，因為：在串聯(lián)電路中，根據(jù)分壓原理，用電器兩端電壓與其阻值成正比，因R_x≠R₀，當開關S由a撥到b時，電阻R₀和R_X兩端的電壓不相等，所以實驗過程中沒有保持R_x和R₀兩端的電壓相等．
故答案為：（1）左；　（2）如上圖所示；（3）小燈短路；（4）0.75；（5）燈絲電阻隨溫度的變化而變化；（6）①$\frac{{U}_{2}{R}_{0}}{{U}_{1}}$；②不正確，沒有控制R_x和R_o兩端的電壓相等．

點評 本題測燈的功率和測定值電阻的大小，考查電路的連接、實驗注意事項、故障的分析、影響電阻大小的因素及對實驗方案的評估能力，知識點無多，綜合性強，有一定難度．