Question

8．在“測(cè)量小燈泡的電功率”實(shí)驗(yàn)中，小燈泡的額定電壓為2.5V，電阻約為10Ω，有兩個(gè)規(guī)格分別為甲“10Ω 1A”、乙“50Ω 2A”的滑動(dòng)變阻器，電源電壓為6V．

（1）本實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該選擇乙滑動(dòng)變阻器的原因是燈泡正常發(fā)光時(shí)變阻器為14Ω；
（2）圖甲中已有部分電路連好，請(qǐng)用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線將電路連接完整；
（3）實(shí)驗(yàn)前在檢查儀器時(shí)，發(fā)現(xiàn)電流表指針如圖乙所示，則接下來(lái)的操作是電流表調(diào)零． 重新正確連接好電路，閉合開(kāi)關(guān)后，發(fā)現(xiàn)無(wú)論怎樣移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，燈泡都不亮，電壓表示數(shù)接近6V，電流表示數(shù)幾乎為0，電路的故障可能是小燈泡斷路了；
（4）排除電路故障后，閉合開(kāi)關(guān)，改變滑動(dòng)變阻器的阻值，多次測(cè)量，并繪制了通過(guò)小燈泡的電流隨其兩 端電壓變化的關(guān)系圖象如圖丙所示，則小燈泡的額定功率為0.5W．還發(fā)現(xiàn)：當(dāng)電壓表的示數(shù)增大時(shí)，電壓表與電流表的示數(shù)之比變大（填“變大”、“變小”或“不變”），導(dǎo)致這一結(jié)果的原因是燈絲的電阻隨溫度的升高而變大；
（5）該電路可以測(cè)電阻，而另有同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖丁圖兩種測(cè)量方案，方案中定值電阻的阻值為 R₀．
①方案一的電路中，閉合開(kāi)關(guān) S，如果電壓表V₁和V₂的讀數(shù)分別為U₁和 U₂，則R_x的阻值表達(dá)式為R_x=$\frac{{U}_{2}{R}_{0}}{{U}_{1}}$；
②方案二的電路中，閉合開(kāi)關(guān)S，如果電流表A₁和A₂讀數(shù)分別為I₁和I₂，則電阻R_x的阻值表達(dá)式為R_x=$\frac{{I}_{2}{R}_{0}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$．

Answer 1

分析 （1）由串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律計(jì)算出燈泡正常發(fā)光時(shí)，滑動(dòng)變阻器連入的電阻值，分析得出結(jié)論；
（2）本實(shí)驗(yàn)中，電流表、燈泡、滑動(dòng)變阻器應(yīng)串聯(lián)，電壓表測(cè)燈泡兩端電壓，根據(jù)燈泡額定電壓和正常發(fā)光電流確定電表量程；
（3）電流表使用前應(yīng)調(diào)零；電流表無(wú)示數(shù)，說(shuō)明電路故障為斷路；電壓表有示數(shù)，說(shuō)明電壓表的正負(fù)接線柱與電源兩極相連，據(jù)此分析；
（4）已知燈泡的額定電壓，通過(guò)圖象得到額定電壓下的電流，利用公式P=UI得到燈泡的額定功率；燈絲電阻受溫度的影響，變化較明顯，并且溫度越高，電阻越大；
（5）①方案一中定值電阻與待測(cè)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(cè)電阻兩端的電壓，由歐姆定律可以求出待測(cè)電阻的阻值；
②方案二中定置電阻與待測(cè)電阻并聯(lián)，已知電阻電阻阻值及流過(guò)定值電阻的電流，由歐姆定律可以求出并聯(lián)電壓；
根據(jù)并聯(lián)電路的特點(diǎn) 求出流過(guò)待測(cè)電阻的電流，由歐姆定律可以求出待測(cè)電阻的阻值．

解答 解：
（1）由串聯(lián)電路特點(diǎn)，當(dāng)燈泡正常發(fā)光時(shí)，變阻器兩端的電壓：U_滑=6V-2.5V=3.5V；
額定電流大約為：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，
此時(shí)滑動(dòng)變阻器的電阻應(yīng)為：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3.5V}{0.25A}$=14Ω；甲的電阻太小，乙比較適合；
（2）測(cè)定小燈泡額定電功率實(shí)驗(yàn)中，電流表、燈泡、滑動(dòng)變阻器應(yīng)串聯(lián)，電壓表與燈泡并聯(lián)，由燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓和電流可知，電壓表應(yīng)使用0-3V量程，電流表使用0-0.6A量程，如圖所示：

（3）由圖乙，實(shí)驗(yàn)前在檢查儀器時(shí)，電流表未指在零刻度處，根據(jù)電流表的使用要求，下一步應(yīng)對(duì)電流表調(diào)零；
電流表的示數(shù)幾乎為0，說(shuō)明電路存在斷路，電壓表的示數(shù)都約為6V，接近電源電壓，則與電壓表并聯(lián)的小燈泡斷路了；
（4）由圖象知，在額定電壓下，通過(guò)燈泡的電流為0.2A，則燈泡的額定功率：P_額=U_額I=2.5V×0.2A=0.5W；
燈絲的電阻隨溫度的升高而變大，所以電壓與電流的比值，即燈泡電阻是變大的；
（5）①圖中兩電阻串聯(lián)，電壓表V₁測(cè)RR₀兩端電壓，V₂測(cè)R_x兩端電壓，
流過(guò)電路的電流：I=I_x=I₀=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{0}}$，
電阻R_x的阻值：R_x=$\frac{{U}_{2}}{I}$=$\frac{{U}_{2}}{\frac{{U}_{1}}{R0}}$=$\frac{{U}_{2}{R}_{0}}{{U}_{1}}$；
②圖中兩電阻并聯(lián)，A₁測(cè)干路電流，A₂測(cè)R₀的電流，
并聯(lián)電路電壓：U=U_x=I₂R₀，流過(guò)待測(cè)電阻的電流：I_X=I₁-I₂，
待測(cè)電阻阻值：R_x=$\frac{U}{{I}_{x}}$=$\frac{{I}_{2}{R}_{0}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$．
故答案為：（1）燈泡正常發(fā)光時(shí)變阻器為14Ω；（2）見(jiàn)上圖；（3）電流表調(diào)零；小燈泡斷路了；（4）0.5；變大；燈絲的電阻隨溫度的升高而變大；（5）①$\frac{{U}_{2}{R}_{0}}{{U}_{1}}$；②$\frac{{I}_{2}{R}_{0}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題是測(cè)燈泡功率的實(shí)驗(yàn)，考查了滑動(dòng)變阻器的選擇、實(shí)物連接、實(shí)驗(yàn)操作、功率的計(jì)算以及特殊方法測(cè)電阻等，考查的知識(shí)點(diǎn)多，綜合性強(qiáng)，但這些都是�？純�(nèi)容，需要掌握好．