Question

如圖1是小明研究小燈泡電阻的實驗電路圖，如圖2是根據實驗數據繪出的U-I圖．小燈泡標有“2V”字樣，滑動變阻器R標有“20Ω 1A”字樣．
（1）閉合開關前，小明應將滑動變阻器的滑片移到______端．該實驗中，滑動變阻器的作用是保護電路和______．
（2）小明閉合開關后發現燈不亮，電流表有示數，電壓表無示數，故障原因可能是______．
（3）小燈泡正常發光時，燈絲的電阻為______Ω．
（4）同桌小華想用小明的實驗器材測未知電阻的阻值，但他發現電壓表已經損壞而無法使用，經過思考后，他從物理老師那里借采了一只定值電阻R、兩只開關和若干導線．
①請你利用小華手邊現有的器材，在右框中為小華設計一個測量未知電阻阻值的實驗電路圖（部分電路已畫出）；
②寫出R_x的表達式：R_x=______．

Answer 1

【答案】分析：（1）閉合開關前，滑動變阻器處于最大阻值處，保護電路．
移動滑片能改變電路總電阻，改變電路電流，能改變燈泡兩端電壓．
（2）燈不亮的故障可能是燈泡斷路或短路．
燈泡短路，電路電阻減小，電路電流增大，電流表示數增大，電壓表測導線電壓，示數為0．
燈泡斷路，電路斷路，電路無電流，電流表示數為0，電壓表串聯在電路中測電源電壓．
（3）從圖象中找到燈泡在2V下的電流，根據R=計算電阻．
（4）電壓表損壞，只有電流表，利用已知定值電阻與未知電阻并聯，兩個開關單獨控制一個支路，電流表在干路上，當一個支路獨立工作時，測該支路電流．找電壓相等列等式求解．
解答：解：（1）滑動變阻器接左半段，滑動變阻器滑片在b端接入電阻最大．
滑動變阻器在電路中保護電路，最主要的是通過改變連入電路的電阻，來改變電路電流，來改變燈泡兩端電壓．
（2）燈泡不亮，電流表無示數，電路斷路．電壓表有示數，電壓表串聯在電路中，測電源電壓，所以燈泡斷路．
（3）由圖象知燈泡2V下的電流為0.5A．
所以R===4Ω．
（4）把已知定值電阻R與未知電阻R_x并聯，每個支路各有一個開關單獨控制，電流表在干路上，單獨閉合一個支路，分別測R 與R_x中的電流I和I_x．
根據并聯電路電壓相等，所以，I₀ R=I_xR_x，
所以，R_x=．

故答案為：（1）b；（2）改變電路電阻從而改變L兩端電壓；（3）燈L被短路；（4）如圖；．
點評：沒有電壓表，利用定值電阻和電流表以及其他元件測量電阻的阻值時，一般設計成并聯電路，找電壓相等列等式求出被測電阻；沒有電流表，利用電壓表和定值電阻以及其他元件測量電阻的阻值時，一般設計成串聯電路，找電流相等列等式求出被測電阻．