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    18．图甲是小明研究小灯泡电阻的实验电路图，图乙是据实验数据绘出的U-I图．小灯泡标有“2V”字样，滑动变阻器R标有“20Ω 1A”字样：
    （1）闭合开关前，小明应将滑动变阻器的滑片移到b端．该实验中，滑动变阻器的作用是保护电路和调节灯泡两端的电压；
    （2）小明闭合开关后发现灯不亮，电流表有示数，电压表无示数，故障原因可能是灯泡短路；
    （3）小灯泡正常发光时，灯丝的电阻为4Ω；
    （4）同桌小华将灯泡替换成未知电阻，想测出未知电阻Rx的阻值，实验过程中发现电压表已经损坏而无法使用，在不改变电路连接的情况，他仍然完成了实验，请写出实验步骤及所测的物理量和符号：
    ①．闭合开关，将滑动变阻器的滑片调至a端，读出电流表的示数I1
    ②．将滑动变阻器的滑片调至b端，读出电流表的示数I2
    ③用题目中所给及所测的物理量符号写出Rx的表达式：Rx=$\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$•R．

    分析 （1）闭合开关前应将滑动变阻器的滑片移到最大值处；为使灯泡正常发光需使其电压等于额定电压；
    （2）灯泡不亮，可能是由于灯泡短路或灯泡断路或灯泡之外电路存在断路造成的；
    电流表有示数说明电路不存在断路；电压表无示数，可能是电路存在断路或灯泡短路造成的，综合分析可知，电路故障是灯泡短路造成的；
    （3）由图乙所示U-I图象找出灯泡额定电压对应的电流，然后由欧姆定律求出灯泡的电阻；
    （4）电阻Rx与滑动变阻器串联，调节滑片在两端，根据串联电路特点和欧姆定律可计算出Rx的值．

    解答 解：
    （1）为了保护电路，闭合开关前，小明应将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处即b端；
    实验中，通过调节滑动变阻器使灯泡两端电压达到额定电压而正常发光，所以滑动变阻器的作用是保护电路和调节灯泡两端的电压；
    （2）闭合开关后发现灯不亮，电流表有示数，说明电路中是通路，电压表无示数，故障原因可能是与之并联的灯泡短路；
    （3）由图乙所示U-I图象可知，灯泡额定电压U=2V，对应的电流I=0.5A，
    所以灯丝电阻：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2V}{0.5A}$=4Ω；
    （4）电压表已经损坏而无法使用，在不改变电路连接的情况，电流表还可以使用，且知道滑动变阻器的最大阻值，则实验步骤为：
    ①闭合开关，将滑动变阻器的滑片调至a端，读出电流表的示数I1；
    则电源电压为：U=I1RX；
    ②将滑动变阻器的滑片调至b端，读出电流表的示数I2；
    则：U=I2（RX+R）；
    ③电源电压不变，联立两式可得：I1RX=I2（RX+R），
    解得：Rx=$\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$•R．
    故答案为：（1）b；调节灯泡两端的电压；
    （2）灯泡短路；
    （3）4；
    （4）①闭合开关，将滑动变阻器的滑片调至a端，读出电流表的示数I1；
    ②将滑动变阻器的滑片调至b端，读出电流表的示数I2；
    ③$\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$•R．

    点评 本题考查了滑动变阻器的作用及使用注意事项、电路故障分析、求灯泡电阻及灯泡功率，由U-I图象找出灯泡电压与对应的电流是关键．

    练习册系列答案
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    电源频率f/Hz50
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