Question

10．小宇和同學(xué)們?cè)凇疤骄侩娏髋c電阻關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，所用的器材有：三節(jié)新干電池，“5Ω、10Ω、15Ω、20Ω”的電阻各一個(gè)，滑動(dòng)變阻器一個(gè)，電流表使用0～0.6A的量程，電壓表使用0～3V的量程，開關(guān)和導(dǎo)線若干．請(qǐng)你和他一起完成下列實(shí)驗(yàn)：

（1）小宇選用器材時(shí)發(fā)現(xiàn)電流表指針如圖甲所示，他應(yīng)該校零；
（2）小宇連成如圖乙所示的電路，他剛要閉合開關(guān)，同組的小紅提醒他，實(shí)物連接有一處錯(cuò)誤，請(qǐng)?jiān)阱e(cuò)誤的導(dǎo)線上劃“×”，并畫出正確的連線．
（3）在實(shí)驗(yàn)過程中，控制定值電阻兩端的電壓為2V不變，當(dāng)小宇用20Ω的定值電阻替換了15Ω的定值電阻后，繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，無論怎樣移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，電壓表的示數(shù)都無法降低到2V，原因是滑動(dòng)變阻器的最大阻值太�。�
（4）小宇在實(shí)驗(yàn)時(shí)，用額定電壓為“2.5V”的小燈泡L₁替換定值電阻，想測(cè)量L₁的額定功率，可是不慎電壓表掉在地上摔壞了，老師又給他提供了一個(gè)標(biāo)有“2.5V  1.25W”的小燈泡L₂和兩個(gè)開關(guān)S₁、S₂，讓他設(shè)計(jì)測(cè)量方案，他靈機(jī)一動(dòng)，設(shè)計(jì)了如圖丙所示的電路圖，同樣完成了實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)你將下列實(shí)驗(yàn)過程補(bǔ)充完整；
①開關(guān)S、S₂閉合，斷開S₁（填S、S₁、S₂的通斷情況），調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，使電流表示數(shù)為0.5A；
②閉合開關(guān)S、S₁閉合，斷開S₂（填S、S₁、S₂的通斷情況），保持滑動(dòng)變阻器的滑片位置不變，記錄電流表的示數(shù)為I；   
③小燈泡L₁額定功率的表達(dá)式P_額=2.5V×（I-0.5A）．

Answer 1

分析 （1）電流表使用前應(yīng)先觀察指針是否指到0刻度線，否則應(yīng)校零；
（2）實(shí)驗(yàn)中，電壓表應(yīng)與電阻并聯(lián)，滑動(dòng)變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中；
（3）根據(jù)串聯(lián)電路中電阻越大分得的電壓越大，分析電壓表的示數(shù)無法降低到2V的原因；
（4）由電路圖可知，開關(guān)S、S₂閉合，斷開S₁時(shí)，兩燈泡并聯(lián)后與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電流表測(cè)L₂的電流，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使通過燈泡L₂的電流等于額定電流時(shí)并聯(lián)部分的電壓為2.5V；保持滑片的位置不變，閉合開關(guān)S、S₁閉合，斷開S₂時(shí)，兩燈泡扔并聯(lián)，電流表測(cè)干路電流，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)求出通過L₁的電流，根據(jù)P=UI求出燈泡L₁額定功率．

解答 解：（1）使用圖甲中所示的電流表時(shí)應(yīng)先校零；
（2）由圖2可知，電壓表沒有只測(cè)電阻兩端的電壓，且滑動(dòng)變阻器連接錯(cuò)誤，正確的如下圖所示：

（3）因串聯(lián)電路中，電阻越大分得的電壓越大，
所以，電壓表的示數(shù)無法降低到2V的原因是滑動(dòng)變阻器的最大阻值太��；
（4）由電路圖可知，
①當(dāng)開關(guān)S、S₂閉合，斷開S₁時(shí)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，使電流表示數(shù)I₁=$\frac{{P}_{1}}{{U}_{1}}$=$\frac{1.25W}{2.5V}$=0.5A，此時(shí)并聯(lián)部分的電壓為2.5V；
②保持滑片的位置不變，閉合開關(guān)S、S₁閉合，斷開S₂時(shí)，兩燈泡扔并聯(lián)，電流表測(cè)干路電流I；
③因并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和，
所以，通過L₁的電流：
I₁=I-I₂=I-0.5A，
因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，
所以，L₁額定功率：
P_額=UI₁=2.5V×（I-0.5A）．
故答案為：
（1）校零；
（2）電路圖如上圖所示；
（3）滑動(dòng)變阻器的最大阻值太�。�
（4）①開關(guān)S、S₂閉合，斷開S₁；0.5；②閉合開關(guān)S、S₁閉合，斷開S₂；③2.5V×（I-0.5A）．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了探究電流與電阻關(guān)系的實(shí)驗(yàn)和測(cè)量小燈泡額定功率的實(shí)驗(yàn)，明白圖丙電路圖的工作原理是關(guān)鍵．