Question

2．如圖1是測小燈泡（額定電壓2.5V）電功率的實(shí)驗(yàn)，所用的電源電壓是4V．

（1）閉合開關(guān)前，老師發(fā)現(xiàn)小明連接的電路有一處錯誤，請你在錯誤的連線上畫“×”，用筆畫出正確的連線．
（2）閉合開關(guān)前，將滑片P調(diào)到阻值最大處，然后閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電壓表、電流表示數(shù)均較小，這是由于跟滑動變阻器的阻值相比，小燈泡的電阻太小（填“太大”或“太小”）．
（3）此實(shí)驗(yàn)中，滑動變阻器的作用是保護(hù)電路和改變燈的電壓和和通過的電流．
（4）電路連接正確后，由實(shí)驗(yàn)測得的數(shù)據(jù)繪制了如圖2所示的I-U關(guān)系圖象．由圖象可知，小燈泡的額定功率是0.625W．
（5）小明想利用此電路探究電流與電壓的關(guān)系，小聰說不可以，理由是燈的電阻隨溫度的變化而變化，不是一個(gè)定值；
（6）同學(xué)們想用上述器材測量電阻Rx的阻值（其阻值約幾百歐），其中所用滑動變阻器換成規(guī)格“100Ω、2A”、小燈泡換成Rx．小紅說用“伏安法”測量Rx，電路中電流太小，電流表不能準(zhǔn)確測量電流值，而小剛說，按此電路測量，可以不讀電流表的示數(shù)，只通過電壓表示數(shù)即可．請你寫出小剛的主要步驟及R_x表達(dá)式．
步驟：將變阻器的最大電阻與待測電阻串聯(lián)，將電壓表與待測電阻并聯(lián)，閉合開關(guān)，記下電壓表的示數(shù)為U_X；R_x的表達(dá)式為R_x=$\frac{{U}_{X}}{4V-{U}_{X}}$×100Ω．．

Answer 1

分析 （1）分析電路連接的錯誤之處，并改正；
（2）燈泡不亮、電流表的示數(shù)很小，都是由于電路中的電流過小；電源電壓是一定的，電流小是因?yàn)殡娮柽^大，小燈泡的電阻約為定值，據(jù)此分析；
（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康拇_定變阻器的作用；
（4）燈在額定電壓下的功率為額定功率，由圖2所示的I-U關(guān)系圖象找出 燈在額定電壓的電流，根據(jù)P=UI求小燈泡的額定功率；
（5）探究電流與電壓的關(guān)系時(shí)，要控制電阻大小不變，而燈的電阻隨溫度的變化而變化分析；
（6）將變阻器視為一個(gè)定值電阻，將其與待測電阻串聯(lián)，用電壓表測出待測電阻的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的規(guī)律和歐姆定律求待測電阻．

解答 解：（1）原電路中，燈與導(dǎo)線并聯(lián)，電壓表串聯(lián)在電路中是錯誤的，電壓表與燈并聯(lián)，如下所示：


（2）閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，這是因?yàn)橥ㄟ^小燈泡的電流過小了，電路中的電流小就是因?yàn)殡娐分械碾娮柽^大（因?yàn)殡娫措妷菏且欢ǖ模�，小燈泡的電阻幾乎為一定值，滑動變阻器的電阻過大了，即跟滑動變阻器的阻值相比，小燈泡的電阻太小了；
（3）此實(shí)驗(yàn)中，要研究燈的亮度與燈的實(shí)際功率的關(guān)系，故要改變燈的電壓和和通過的電流，所以，滑動變阻器的作用是保護(hù)電路和改變燈的電壓和通過的電流；
（4）燈在額定電壓下的功率為額定功率，由圖2所示的I-U關(guān)系圖象可知，燈在額定電壓2.5V下的電流為0.25A，小燈泡的額定功率是：
P=UI=2.5V×0.25A=0.625W；
（5）探究電流與電壓的關(guān)系時(shí)，要控制電阻大小不變，而燈的電阻隨溫度的變化而變化，不是一個(gè)定值，故不可以；
（6）步驟：
將變阻器的最大電阻與待測電阻串聯(lián)，將電壓表與待測電阻并聯(lián)，閉合開關(guān)，記下電壓表的示數(shù)為U_X，
表達(dá)式推導(dǎo)：
根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，變阻器的電壓：
U_滑=U-U_X，由歐姆定律和串聯(lián)電路電流的規(guī)律，通過變阻器的電流即電路中的電流：
I=$\frac{{U}_{滑}}{{R}_{滑大}}$=$\frac{U-{U}_{X}}{100Ω}$，由歐姆定律的變形公式，待測電阻：
R_X=$\frac{{U}_{X}}{I}=\frac{{U}_{X}}{\frac{4V-{U}_{X}}{100Ω}}$=$\frac{{U}_{X}}{4V-{U}_{X}}$×100Ω．
故答案為：（1）如 上所示；
（2）太小；
（3）改變燈的電壓和和通過的電流；
（4）0.625；
（5）燈的電阻隨溫度的變化而變化，不是一個(gè)定值；
（6）將變阻器的最大電阻與待測電阻串聯(lián)，將電壓表與待測電阻并聯(lián)，閉合開關(guān)，記下電壓表的示數(shù)為U_X；
$\frac{{U}_{X}}{4V-{U}_{X}}$×100Ω．

點(diǎn)評 本題測小燈泡（額定電壓2.5V）電功率，考查電路的連接、反常現(xiàn)象的分析、變阻器的作用、額定功率的計(jì)算、影響電阻的因素及控制變量法的運(yùn)用和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案測電阻的能力．