Question

小红用一只标有“2.5V”字样的小灯泡练习测定小灯泡的电功率．
（1）小红闭合开关，发现灯泡不亮，电压表有示数，电流表示数为零，任意移动滑动变阻器的滑片，电压表示数不变．经检查电路连接无误，且导线无接触不良之处，产生这种故障原因是

灯泡断路

．
（2）排除故障后，为测定小灯泡的额定功率，应调节滑动变阻器的滑片使得电压表示数为

2.5

V．

（3）小红还想利用上述实验装置测量一段电炉丝的电阻R₁，可是连接电路时发现电流表已烧坏，原电路不能使用．请你利用现有器材（电压未知的电源、量程合适的电压表、最大阻值已知为R₂的滑动变阻器、开关各一个、导线若干），帮助设计一个不用改变电压表位置就能测出这段电炉丝的电路．把你设计的实验电路图画在虚线框内（电炉丝的符号用电阻的符号表示）．
（4）你的主要实验过程及测量的物理量是

①闭合开关S，调节滑动变阻器滑片到最右端，此时滑动变阻器接入电路的阻值为0，记下此时电压表的示数U₁，此即电源电压；
②移动滑片到最左端，此时滑动变阻器接入电路的电阻为最大值R₂，记下电压表的示数U₂，即电炉丝电压．

；计算电炉丝电阻的表达式是：R₁=

U2R2

U1-U2

．

Answer 1

分析：（1）电流表无示数，说明电路断路；电压表有示数，说明电压表与电源两极相连，移动滑动变阻器的滑片，电压表示数不变说明与电压表并联的灯泡断路．
（2）为测定小灯泡的额定功率，应调节滑动变阻器的滑片使得电压表示数为灯泡额定电压2.5V．
（3）滑动变阻器与电炉丝串联，电压表与电炉丝并联，根据串联电路特点及欧姆定律可测出电炉丝电阻，据此设计电路．
（4）电压表与电炉丝并联，把滑动变阻器的滑片分别调到阻值最小与最大两个位置，读出电压表读数U₁、U₂，U₂就是电炉丝两端的电压，由串联电路特点求出滑动变阻器两端电压，由欧姆定律求出电路电流，最后由欧姆定律求出电炉丝电阻．

解答：解：（1）电流表无示数，说明电路断路，移动滑动变阻器的滑片，电压表示数不变说明和电压表并联的灯泡处断路；
故答案为：灯泡断路．
（2）灯泡电压等于灯泡额定电压时，灯泡功率为额定功率，为测灯泡额定功率，应使电压表示数等于灯泡额定电压2.5V；
故答案为：2.5．
（3）滑动变阻器与电炉丝串联，电压表与电炉丝并联，电路图如下图所示．

（4）实验步骤为：①闭合开关S，调节滑动变阻器滑片到最右端，此时滑动变阻器接入电路的阻值为0，记下此时电压表的示数U₁，此即电源电压；
②移动滑片到最左端，此时滑动变阻器接入电路的电阻为最大值R₂，记下电压表的示数U₂，即电炉丝电压，此时滑动变阻器两端电压U_滑=U₁-U₂，电路电流为I=

U滑

R2

=

U1-U2

R2

；
③电炉丝电阻R₁=

U2

I

=

U2

U1-U2 R2

=

U2R2

U1-U2

．
故答案为：测量过程：①闭合开关S，调节滑动变阻器滑片到最右端，此时滑动变阻器接入电路的阻值为0，记下此时电压表的示数U₁，此即电源电压；
②移动滑片到最左端，此时滑动变阻器接入电路的电阻为最大值R₂，记下电压表的示数U₂，即电炉丝电压．

U2R2

U1-U2

．

点评：本题考查利用电压表和滑动变阻器来测量未知电阻的阻值，要让滑阻和待测电阻串联，利用滑阻的最大最小值和电压表的两次读数来求未知电阻的阻值．