Question

8．小亮和小雨在“探究小燈泡電阻”的實(shí)驗(yàn)中，要用小燈泡的額定電壓為2.5V，電阻約為10Ω．

（1）如圖1所示是小亮連接的實(shí)驗(yàn)電路，其中有一根導(dǎo)線連接錯(cuò)誤，請(qǐng)你在錯(cuò)誤的導(dǎo)線上畫(huà)“×”，并在圖中改正（導(dǎo)線不許交叉）．
（2）以上故障排除后，再閉合開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡仍不亮，但電流表和電壓表均有示數(shù)，接下來(lái)他應(yīng)進(jìn)行的操作是：向左移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片．
（3）小雨想利用如圖2所示的電路測(cè)量未知電阻R_x的大�。≧₀阻值已知）．下面是他的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，請(qǐng)你幫他完成實(shí)驗(yàn)．
①閉合開(kāi)關(guān)S和S₁，斷開(kāi)S₂，讀出此時(shí)電壓表的示數(shù)為U₁．
②閉合開(kāi)關(guān)S和S₂，斷開(kāi)S₁，讀出此時(shí)電壓表的示數(shù)為U₂．
③未知電阻阻值的表達(dá)式為：R_x=$\frac{{U}_{1}-{U}_{2}}{{U}_{2}}$R₀．
④實(shí)驗(yàn)后小雨又將開(kāi)關(guān)S₂換成了一個(gè)電壓表，當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)S和S₁時(shí)，發(fā)現(xiàn)電路中兩個(gè)電壓表的指針偏轉(zhuǎn)角度相同．如果R₀=10OΩ且R_x≠R₀，則R_x=25Ω．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電壓表與燈泡并聯(lián)即可判斷；
（2）電流表和電壓表均有示數(shù)，說(shuō)明電路完好，則是由于小燈泡功率太小造成的；
（3）分別測(cè)出電阻兩端的電壓及總電壓，根據(jù)公式I=$\frac{U}{R}$計(jì)算出通過(guò)R₀的電流，便可得知通過(guò)R_x的電流，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓規(guī)律計(jì)算出待測(cè)電阻兩端的電壓，便可根據(jù)R=$\frac{U}{I}$求出R_x的值．

解答 解：（1）電壓表應(yīng)與燈泡并聯(lián)，滑動(dòng)變阻器應(yīng)與燈泡串聯(lián)，如圖所示：

（2）故障排除后，閉合開(kāi)關(guān)，小燈泡仍不亮，但電流表和電壓表均有示數(shù)，這說(shuō)明電路中未發(fā)生斷路，小燈泡也未短路，則可能是滑動(dòng)變阻器的阻值太大，造成燈泡的實(shí)際功率太小，所以應(yīng)該減小滑動(dòng)變阻器的阻值，將滑片向左移動(dòng)；
（3）①閉合開(kāi)關(guān)S和S₁，斷開(kāi)S₂，電壓表測(cè)量R_x和R₀的總電壓，所以U_總=U₁；
②閉合開(kāi)關(guān)S和S₂，斷開(kāi)S₁，則電壓表測(cè)量R₀兩端的電壓，則R₀兩端的電壓為U₂；
③根據(jù)串聯(lián)電路的總電壓等于各分電阻兩端的總電壓可知：U_x=U₁-U₂，
所以，I_x=I₀=$\frac{{U}_{2}}{{R}_{0}}$，
則由I=$\frac{U}{R}$可得：
R_x=$\frac{{U}_{x}}{{I}_{x}}$=$\frac{{U}_{1}-{U}_{2}}{\frac{{U}_{2}}{{R}_{0}}}$=$\frac{{U}_{1}-{U}_{2}}{{U}_{2}}$R₀；
④若將S₂換成電壓表，當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)S和S₁時(shí)，兩塊電壓表分別測(cè)量R₀和R_x的總電壓及R_x兩端的電壓，又兩個(gè)電壓表的指針偏轉(zhuǎn)角度相同，所以
U_總=5U_x，U₀=4U_x，
即U₀：U_x=4：1，
根據(jù)串分壓的知識(shí)，則R₀：R_x=4：1，
所以R_x=$\frac{1}{4}$R₀=$\frac{1}{4}$×100Ω=25Ω
故答案為：（1）見(jiàn)上圖；（2）向左移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片；（3）②閉合開(kāi)關(guān)S和S₂，斷開(kāi)S₁；③$\frac{{U}_{1}-{U}_{2}}{{U}_{2}}$R₀；④25．

點(diǎn)評(píng) 此題是“探究小燈泡電阻”的實(shí)驗(yàn)，考查了電路的連接，電路故障的分析，同時(shí)考查了串分壓的知識(shí)及歐姆定律的應(yīng)用，難度較大．