Question

7．小紅用一只標有2.5V字樣的小燈泡練習測定小燈泡的電功率．

（1）小紅完成的電路連接如圖1所示，閉合開關前滑動變阻的滑片P應置于左（選填“左”或“右”）端；
（2）小紅閉合開關，發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，電壓表有示數(shù)，電流表無示數(shù)，任意移動滑動變阻器的滑片，電壓表示數(shù)不變．經(jīng)檢查電路連接無誤，且導線無接觸不良之處，產(chǎn)生這種故障原因是燈泡斷路．
（3）排除故障后，為測定小燈泡的額定功率，應調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片使得電壓表示數(shù)為2.5V．若此時電流表的示數(shù)如圖2所示，則該小燈泡的額定功率為0.75W．
（4）小紅還想利用上述實驗裝置測量一段電爐絲的電阻R_x，可是連接電路時發(fā)現(xiàn)電流表已燒壞，原電路不能使用．
①請你利用現(xiàn)有器材（電壓未知的電源、量程合適的電壓表、最大阻值為R₀的滑動變阻器、開關各一個，導線若干），幫助小紅設計一個不用改變電壓表位置就能測出這段電爐絲電阻的電路．把你設計的實驗電路圖畫在上面的虛線框內(nèi)（電爐絲的符號用電阻的符號表示）．
②連接好電路進行實驗，當滑片P在阻值最大端時，記下電壓表的示數(shù)為U₁；滑片P在阻值最小端時，記下電壓表的示數(shù)為U₂，則計算電爐絲電阻的表達式是：R_x=$\frac{{U}_{2}{R}_{0}}{{U}_{1}-{U}_{2}}$．

Answer 1

分析 （1）閉合開關前滑動變阻的滑片P應置于最大值處；
（2）燈泡不亮，可能是燈泡斷路或燈泡斷路或燈泡之外的電路斷路；電流表無示數(shù)，可能是電流表斷路或電流表之外的電路斷路；電壓表有示數(shù)，說明電壓表與電源兩極相連，電壓表并聯(lián)電路之外不存在斷路；綜合分析可知電路故障為燈泡斷路．
（3）燈泡正常發(fā)光時電壓等于其額定電壓；確定電流表的量程、最小分度值，讀出電流表示數(shù)，由公式P=UI求出燈泡的額定功率；
（4）由題意可將滑動變阻器和待測電阻串聯(lián)，用電壓表和待測電阻并聯(lián)．
將滑動變阻器調(diào)到最小、最大兩個位置，讀出電壓表讀數(shù)U₁、U₂，利用串聯(lián)電路特點和歐姆定律計算待測電阻的阻值．

解答 解：
（1）為了保護電路，由圖1知，閉合開關前滑動變阻的滑片P應置于最大值左端；
（2）閉合開關，發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，電流表無示數(shù)，電路可能有斷路發(fā)生，電壓表有示數(shù)，說明電壓表到電源間是通路，且任意移動滑動變阻器的滑片，電壓表示數(shù)不變而經(jīng)檢查導線無接觸不良之處，電路連接正確，產(chǎn)生這種故障原因是燈泡斷路；
（3）為測定小燈泡的額定功率，應調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片使得燈泡電壓達到額定電壓，即電壓表示數(shù)為2.5V；
由圖知；電流表量程是0.6A，分度值是0.02A，電流表示數(shù)I=0.3A，
燈泡的額定功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75W；
（4）①如圖所示：把滑動變阻器和待測電阻串聯(lián)，電壓表和待測電阻并聯(lián)．

②閉合電路，先調(diào)節(jié)滑動變阻器使得接入電路電阻為0，記下電壓表的示數(shù)U₁也就是電源電壓；
再調(diào)節(jié)滑動變阻器使得接入電路電阻為最大值R₀，記下電壓表的示數(shù)U₂，則此時電路電流為$\frac{{U}_{1}-{U}_{2}}{{R}_{0}}$；
待測電阻R_x=$\frac{{U}_{2}}{\frac{{U}_{1}-{U}_{2}}{{R}_{0}}}$=$\frac{{U}_{2}{R}_{0}}{{U}_{1}-{U}_{2}}$．
故答案為：（1）左；（2）燈泡斷路；（3）2.5； 0.75；（4）①見上圖； ②$\frac{{U}_{2}{R}_{0}}{{U}_{1}-{U}_{2}}$．

點評 本題是測燈泡功率的實驗，考查了實驗注意事項、故障判斷、實驗操作、電表讀數(shù)和功率的計算，還考查了特殊方法測阻值，考查知識點多，綜合性強，本實驗是中考中常考的實驗，要掌握好．