Question

5．如圖1所示，在“測量小燈泡的電阻”的實驗中（小燈泡的額定電壓為2.5V）：

實驗次數(shù)	1	2	3	4
電壓/V	1.5	2.0	2.5	3.0
電流/A	0.22	0.25	0.28	0.30
電阻/Ω	6.8	8.0		10.0
發(fā)光情況	逐漸變亮

（1）連接電路時，開關應斷開（選填“斷開”或“閉合”）．
（2）上圖是未連接好的實驗電路，請你用筆畫線代替導線將它連接完整．
（3）實驗中，滑片置于某位置時，電壓表的示數(shù)突然變?yōu)?，而電流表示數(shù)不變，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因可能是電壓表斷路．
（4）改正電路后小組收集到如上表的數(shù)據(jù)及現(xiàn)象，則小燈泡正常發(fā)光時的電阻是8.93Ω（結(jié)果保留兩位小數(shù)）．
（5）實驗過程中小明的電流表損壞了，聰明的他利用手中的定值電阻（已知阻值為R）若干個開關，重新設計了如圖2所示的電路，在不改變該電路連接的情況下，順利地測出了燈泡正常發(fā)光的電路，在不改變該電路連接的情況下，順利地測出了燈泡正常發(fā)光時的電阻．他正確連接電路后，接下來的實驗步驟是：
①閉合開關S和S₁，斷開開關S₂，移動滑片，使電壓表的示數(shù)為 U₁=2.5V；
②保持滑片位置不動，閉合開關S和S₂，斷開開關S₁，記下電壓表的示數(shù)為U₂；
③計算得出小燈泡正常發(fā)光時電阻的表達式為：R_L=$\frac{2.5V}{{U}_{2}-2.5V}$R．

Answer 1

分析 （1）連接電路時開關應斷開；
（2）本實驗中電壓表應并聯(lián)在燈泡兩端，電流表和燈泡應串聯(lián)，根據(jù)燈泡的額定電壓確定其量程；
（3）電流表示數(shù)不變則表明電路是通路，根據(jù)電壓表示數(shù)分析電路故障；
（4）由R=$\frac{U}{I}$計算出電阻值．
（5）要測量小燈泡的電阻，需測量出小燈泡的電壓和電流，由圖知，根據(jù)定值電阻兩端的電壓和電阻能計算出電路中的電流，通過開關的變化測出燈泡兩端的電壓，得出小燈泡的電功率的表達式．

解答 解：
（1）為了保護電路的安全，連接電路時開關應斷開；
（2）測量小燈泡的電功率的實驗中，電壓表應并聯(lián)在燈泡兩端，小燈泡的額定電壓為2.5V，所以電壓表應使用0-3V量程；如圖所示：
；
（3）電流表示數(shù)不變，說明電路的電阻不變，通過燈泡有電流，則燈泡兩端一定有電壓，電壓表無示數(shù)，只能是電壓表斷路；
（4）小燈泡正常發(fā)光時，其兩端電壓為2.5V，由表格可知，燈泡正常發(fā)光時電流為0.28A；
則小燈泡正常發(fā)光時的電阻：R_L=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.28A}$=8.93Ω．
（5）小明設計的電路中無電流表，需測量出定值電阻兩端電壓，利用歐姆定律計算電路中的電流，并使燈泡兩端電壓為其額定電壓；
①連好電路后，可先閉合開關S、S₁，斷開S₂，此時電壓表測量燈泡兩端的電壓，移動滑片至某一位置，使電壓表的示數(shù)為2.5V；
②保持滑片位置不動，斷開開關S₁，閉合開關S、S₂，此時電壓表測量燈泡和電阻兩端的總電壓，記下電壓表的示數(shù)U₂
③則定值電阻兩端的電壓U=U₁-U₂；
所以電路中的電流I=$\frac{U}{R}$=$\frac{{U}_{2}-2.5V}{R}$；
則燈泡的電阻為：R_L=$\frac{{U}_{R}}{I}$=$\frac{2.5V}{\frac{{U}_{2}-2.5V}{R}}$=$\frac{2.5V}{{U}_{2}-2.5V}$R．
故答案為：（1）斷開；（2）如圖；（3）電壓表斷路；（4）8.93；（5）①2.5；$\frac{2.5V}{{U}_{2}-2.5V}$R．

點評 此題是測量小燈泡的額定功率實驗，主要考查了在沒有電流表時測量電功率的方法，需掌握要測功率必須測出或計算出燈泡中電流和兩端電壓．