Question

6．如图所示装置是小明测量额定电压为2.5V的小灯泡电阻的实物图．
（1）请把实物图连线补充完整．
（2）实验中小明发现无论怎样移动变阻器滑片，电压表指针偏转角度始终较小，灯泡不亮，原因可能是A（填字母）．
A．电池较旧，电压不足   B．电流表短路  C．滑动变阻器短路
（3）小明正确测得如下几组数据：

次数	1	2	3
电压/V	1.0	2.0	2.5
电流/A	0.25	0.40	0.48

由表中数据可知，小灯泡正常工作时的电阻为5.2Ω．（结果保留一位小数）
（4）完成上述实验后，小明想用原电路测量一段电阻丝R_x的阻值（约150Ω）．他用电阻丝替换了灯泡，不改变其他电路元件的连接方式，也完成了实验．请简述实验步骤并写出计算R_x的最后表达式．
实验步骤：将滑动变阻器滑到最大位置，读出电压表的示数U₁；将滑动变阻器滑到最小位置，读出电压表的示数U₂．
表达式：R_x=$\frac{{I}_{2}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$R₀．

Answer 1

分析 （1）测量小灯泡功率时，小灯泡和滑动变阻器组成串联电路，电流表测量通过小灯泡的电流，电压表测量小灯泡两端的电压；
（2）电压表测量小灯泡两端的电压，滑片移动时电压表的示数也随之变化，电压表的示数最大时与电源电压相等；
（3）额定功率等于小灯泡在额定电压下的功率，它大小等于额定电压和额定电流的乘积；测功率的实验进行多次测量是为了寻找规律，因此不需要求平均值；
（4）滑动变阻器的最大阻值已知，滑动变阻器和被测电阻串联，让滑动变阻器全部接入和不接入，来改变电路的电阻，完成电流表的两次测量，利用两次电路的电源电压相等，列出等式，解出R_X．

解答 解：（1）观察实物图可以看出，电压表、电流表和小灯泡处于断路，电压表和小灯泡并联，电流表和小灯泡串联；电源有两节干电池串联组成电压为3V，电压表的选择3V量程即可，注意这两个电表的正负接线柱，连接如下图．
；
（2）电压表指针偏转较小有两种可能，一是电压表选择的量程过大，二是电源电压太小．电压表选择的是小量程，排斥第一个可能，因此指针偏转角度小只能是电源电压太小了．故选A．
（3）小灯泡的额定电压是2.5V，数据中对应的额定电流是0.48A，故电阻为：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.48A}$=5.2Ω；
（4）被测电阻R_X与滑动变阻器串联在电路中，电流表串联在电路中，
滑动变阻器的电阻为零时，只有被测电阻R_X接入电路，测得电流为I₁，电源电压为I₁R_X，
滑动变阻器的电阻最大为R₀时，R₀与R_X串联，测得电路电流为I₂，电源电压为I₂（R₀+R_X），
所以，I₁R_X=I₂（R₀+R_X），
所以，R_X=$\frac{{I}_{2}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$R₀．
故答案为：（1）如图所示；（2）A；（3）5.2；（4）将滑动变阻器滑到最大位置，读出电压表的示数U₁；将滑动变阻器滑到最小位置，读出电压表的示数U₂；   
R_X=$\frac{{I}_{2}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$R₀．

点评 测小灯泡电功率的实验注意以下几点：（1）电路图和实物电路的连接，重点是电表和滑动变阻器的连接；
（2）额定功率的计算，找到额定电压下对应的电流就是额定电流，额定电压和额定电流的乘积就是额定功率；
（3）实验中尽管进行了三次测量，但不需要求平均值，多次测量是为了研究规律不是减小误差．