Question

2．在测定“小灯泡电功率”的实验中，小灯泡额定电压为2.5V，电阻约为10Ω．

（1）请你用笔画线代替导线，将图甲所示的实验电路的实物图连接完整．
（2）检查电路连接无误，闭合开关后，灯泡不亮，电压表有示数，电流表指针几乎不动，产生这一现象的原因可能是灯泡断路．
（3）排除故障后，移动滑动变阻器的滑片P到某点时，电压表示数如图乙所示，为1.8V．
（4）移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成如图丙所示I-U图象．根据图象信息，小灯泡的额定电流为0.2A，小灯泡的额定功率为0.5W．
（5）依据图丙所示的I-U图象信息，还可以计算出此小灯泡正常发光时灯丝的电阻值为12.5Ω．当电压值改变的时候，小灯泡的阻值变化（选填“变化”或“不变”）；
（6）小明又想测某未知电阻Rx的阻值，设计了如图所示电路（R0为已知阻值的定值电阻），并设计了如下实验步骤，请帮他把缺少的步骤补全，并写出R_x的表达式．
实验步骤：
A．按照设计的电路图连接电路
B．断开S₂、闭合S₁记录电流表示数为I₁
C．断开S₁、闭合S₂记录电流表示数为I₂
表达式：R_x=$\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}}$R₀（或$\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$R₀）．（用已知和测量的物理量的符号表示）

Answer 1

分析 （1）根据灯泡正常发光时的电流确定电流表量程，把电流表串联接入电路即可完成电路连接．
（2）电路故障有两种：断路与短路，根据电路故障现象分析电路故障原因．
（3）由图乙所示电压表确定电压表量程与分度值，读出电压表示数．
（4）灯泡额定电压对应的电流是额定电流，由图丙I-U图象找出额定电压对应的额定电流，然后由电功率公式P=UI求出灯泡额定功率．
（5）已知灯泡正常发光时的电压与电流，由欧姆定律可以求出灯泡电阻．
（6）在没有电压表时，使定值电阻与待测电阻并联，根据开关的状态、电流表的示数以及欧姆定律得出定值电阻两端电压，然后根据公式R=$\frac{U}{I}$计算出被测电阻的阻值．

解答 解：（1）灯泡正常发光时电流约为I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，
电流表选0～0.6A量程，电流表串联接入电路，电路图如图所示：
．
（2）如果灯泡断路，灯泡不亮，电路断路，电路电流为零，电流表指针不动，电压表有示数．
（3）由图乙可知，电压表量程是0～3V，分度值是0.1V，电压表示数是1.8V．
（4）由图丙的I-U图象可知，灯泡额定电压2.5V对应的电流为0.2A，灯泡额定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W．
（5）∵I=$\frac{U}{R}$，∴灯泡正常发光时，灯泡电阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.2A}$=12.5Ω．
由图象知，电压变化时，灯丝的电阻变化；
（6）实验步骤：
（1）按电路图连接电路．
（2）断开S₂、闭合S₁记录电流表示数为I₁；
（3）断开S₁、闭合S₂记录电流表示数为I₂（或S₁和S₂都闭合记录电流表示数为I₂）；
（4）表达式：R_x=$\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}}$R₀（或$\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$R₀）．
故答案为：（1）电路图如图所示；（2）灯泡断路；（3）1.8；（4）0.2；0.5；（5）12.5；（6）断开S₁、闭合S₂记录电流表示数为I₂；$\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}}$R₀（或$\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$R₀）．

点评 本题考查了连接电路图、电路故障分析、电压表读数、求灯泡额定电流与额定功率、灯泡正常发光电阻等问题，连接电路图时，注意量程的选择，对电压表读数时，注意确定电压表的量程与分度值．