Question

14．小明、小勇、小龍在“測定小燈泡電功率”的實驗時，拿到的學生電源電壓為4.5V，小燈泡額定電壓為2.5V、電阻約為10Ω．

（1）小明閉合開關(guān)，移動滑片P到某一點時，電壓表示數(shù)（如圖乙所示）為2.2V，若他想測量小燈泡的額定功率，應(yīng)將圖甲中滑片P向B（選填“A”或“B”）端移動，使電壓表的示數(shù)為2.5V．
（2）小勇同學移動滑片P，記下多組對應(yīng)的電壓表和電流表的示數(shù)，并繪制成圖丙所示的I-U圖象，根據(jù)圖象信息，可計算出小燈泡的額定功率是0.5W．
（3）小龍想利用一塊電壓表和已知的電阻R₀測量電阻Rx的阻值．小龍選擇了滿足實驗要求的器材，并連接了部分實驗電路，如圖丁所示．小龍設(shè)計的實驗電路的要求是：只閉合開關(guān)S和S₁時，電壓表測量的是電阻R₀兩端的電壓U₁；只閉合開關(guān)S和S₂時，電壓表測量的是電源兩端的電壓U₂，請你用U₁、U₂和R₀表示出R_x，R_x=$\frac{{U}_{2}-{U}_{1}}{{U}_{1}}$•R₀．

Answer 1

分析 （1）由圖乙讀出電壓表示數(shù)，燈泡正常發(fā)光時的電壓應(yīng)等于其額定電壓，由此分析滑片的移動方向；
（2）由圖象讀出燈泡電壓為2.5V時通過燈泡的電流，由P=UI計算小燈泡的額定功率；
（3）根據(jù)歐姆定律的變形公式R=$\frac{U}{I}$進行分析；已知R₀的阻值和兩端的電壓，利用I=$\frac{U}{R}$求出電路中的電流，又已知電源電壓根據(jù)串聯(lián)電路電壓的特點求出R_x兩端的電壓，最后寫出其表達式即可．

解答 解：
（1）由圖乙知，電壓表使用0-3V量程，分度值0.1V，此時燈泡電壓為2.2V，低于其額定電壓，為使燈泡正常發(fā)光，應(yīng)增大燈泡電壓，由串聯(lián)電路的分壓原理知，應(yīng)減小變阻器連入電路的阻值，即滑片向B端移動，使電壓表的示數(shù)為2.5V；
（2）由圖象知，燈泡電壓為2.5V時通過燈泡的電流為0.2A，
小燈泡的額定功率：P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
（3）由圖知，只閉合開關(guān)S和S₁時和只閉合開關(guān)S和S₂時，兩電阻都串聯(lián)，
由串聯(lián)電路特點和歐姆定律知，通過R_x中的電流為：I_x=I₀=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{0}}$，
R_x兩端的電壓為：U_x=U₂-U₁，
R_x的表達式為：R_x=$\frac{{U}_{x}}{{I}_{x}}$=$\frac{{U}_{2}-{U}_{1}}{\frac{{U}_{1}}{{R}_{0}}}$=$\frac{{U}_{2}-{U}_{1}}{{U}_{1}}$•R₀．
故答案為：（1）2.2；B；（2）0.5；（3）$\frac{{U}_{2}-{U}_{1}}{{U}_{1}}$•R₀．

點評 本題考查實驗操作、電功率計算以及識別電路和設(shè)計電路的能力，正確識別電路并熟練應(yīng)用串聯(lián)電路特點和歐姆定律是解題的關(guān)鍵．