Question

18．小劉和小強(qiáng)在實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)某一小燈泡上有“2.5V，***W”的字樣，其中額定功率看不清楚，他想要測(cè)出該燈泡的額定功率，所用的器材有：電壓約為6V的電源，額定電壓為2.5V的小燈泡，以及滑動(dòng)變阻器、電壓表、電流表、開(kāi)關(guān)和若干導(dǎo)線．
（1）小劉按照甲圖正確連接電路并檢查無(wú)誤后，閉合開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)電壓表、電流表均有較小的示數(shù)，但小燈泡不亮，原因可能是滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻太大．
（2）該實(shí)驗(yàn)的原理是P=UI．
（3）小劉通過(guò)移動(dòng)滑片P，分別記下了多組對(duì)應(yīng)的電壓表和電流表的讀數(shù)，并繪制成了如圖乙所示的U-I圖象．根據(jù)圖乙所提供的信息，可計(jì)算出小燈泡的額定功率是0.5W．
（4）若實(shí)驗(yàn)室提供的滑動(dòng)變阻器有A：“10Ω 1.5A”、B：“20Ω 1A”兩種規(guī)格，則本實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用滑動(dòng)變阻器的規(guī)格為B（填對(duì)應(yīng)符號(hào)）．
（5）小強(qiáng)經(jīng)過(guò)仔細(xì)思考，覺(jué)得利用這個(gè)燈泡還可以測(cè)量未知電阻R_x的阻值，他設(shè)計(jì)了如圖丙所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：
a．閉合開(kāi)關(guān)S₁，斷開(kāi)S₂，讀出電流表的示數(shù)，記為I₁；
b．?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)S₁，閉合S₂，讀出電流表的示數(shù)，記為I₂；
c．根據(jù)乙圖的U-I圖象，找到燈泡此時(shí)對(duì)應(yīng)的電壓值，記為U，
則待測(cè)電阻的阻值表達(dá)式：R_x=$\frac{U}{{I}_{1}}$（利用題中字母表示）．
（6）小劉觀察了小強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)后，覺(jué)得還可以改成圖丁的電路測(cè)量R_x，在小強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器來(lái)獲得多組數(shù)據(jù)以減小誤差，他的做法是錯(cuò)誤（選填“正確”“錯(cuò)誤”）的，原因是不能保證Rx和小燈泡兩端的電壓一定相等．．

Answer 1

分析 （1）閉合開(kāi)關(guān)后，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，但電流表有示數(shù)，說(shuō)明電路是通路，不用更換燈泡，也不用檢查電路是否斷路；可能是連入電阻太大，電路中電流太小所致，分析電阻過(guò)大的原因，然后進(jìn)行下一步操作；
（2）掌握電功率的測(cè)量原理：P=UI；
（3）由圖象求出額定電壓U對(duì)應(yīng)的電流I，由P=UI求出功率；
（4）判斷滑動(dòng)變阻器規(guī)則要從電流和電阻上考慮：滑動(dòng)變阻器允許通過(guò)的最大電流大于電路最大電流，滑動(dòng)變阻器最大阻值稍大于電路需要的滑動(dòng)變阻器電阻；
（5）在沒(méi)有電壓表時(shí)，使定值電阻與待測(cè)電阻并聯(lián)，根據(jù)開(kāi)關(guān)的狀態(tài)、電流表的示數(shù)以及歐姆定律得出定值電阻兩端電壓，然后根據(jù)歐姆定律的變形公式計(jì)算出被測(cè)電阻的阻值；
（6）根據(jù)小燈泡的電阻受溫度影響較大，分析解答．

解答 解：（1）閉合開(kāi)關(guān)后，電流表有示數(shù)，說(shuō)明電路是通路，燈泡沒(méi)壞，也不是斷路；電壓表、電流表均有較小的示數(shù)，可能是滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻太大，電路中電流太小所致，燈泡實(shí)際功率太小不足以引起燈泡發(fā)光造成的；
（2）根據(jù)電功率的測(cè)量公式P=UI，測(cè)出燈泡的電壓和電流，便可計(jì)算出其電功率，所以其測(cè)量原理是P=UI；
（3）由圖乙可知，當(dāng)U=2.5V時(shí)，I=0.2A，
所以小燈泡的額定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
（4）燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓和電流的特點(diǎn)，
燈泡正常工作時(shí)，滑動(dòng)變阻器的電壓為：U′=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，
此時(shí)滑動(dòng)變阻器的電阻為：R=$\frac{U′}{I}$=$\frac{3.5V}{0.2A}$=17.5Ω，
“10Ω 1.5A”電阻太小，“20Ω 1A”電阻和電流都合適．所以選擇“20Ω 1A”滑動(dòng)變阻器，即選B；
（5）實(shí)驗(yàn)步驟：
a．閉合開(kāi)關(guān)S₁，斷開(kāi)S₂，電路為R_x的簡(jiǎn)單電路，讀出電流表的示數(shù)，記為I₁；
b．?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)S₁，閉合S₂，電路為燈泡L的簡(jiǎn)單電路，讀出電流表的示數(shù)，記為I₂；
c．根據(jù)乙圖的U-I圖象，找到燈泡此時(shí)對(duì)應(yīng)的電壓值，記為U，
根據(jù)并聯(lián)電路電壓的特點(diǎn)可知：U_x=U_L=U，
則待測(cè)電阻的阻值表達(dá)式：R_x=$\frac{{U}_{x}}{{I}_{x}}$=$\frac{U}{{I}_{1}}$；
（6）圖丁的電路測(cè)量R_x，在小強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器來(lái)獲得多組數(shù)據(jù)以減小誤差，他的做法是不正確的，因?yàn)樾�燈泡的電阻受溫度影響較大，使得不能保證Rx和小燈泡兩端的電壓一定相等．
故答案為：（1）滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻太大；（2）P=UI；（3）0.5；（4）B；  （5）$\frac{U}{{I}_{1}}$；（6）錯(cuò)誤；不能保證Rx和小燈泡兩端的電壓一定相等．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了測(cè)量小燈泡電功率的實(shí)驗(yàn)、對(duì)電路故障的判斷、圖象的讀數(shù)以及電功率的簡(jiǎn)單計(jì)算，關(guān)鍵是還要知道燈泡的電阻與溫度有關(guān)．