Question

2．在測量電阻約為10Ω的定值電阻R_x的實驗中，小明和小亮用如圖所示的器材進行實驗．

（1）用筆畫線代替導線在甲圖中完成實物電路連接，要求滑動變阻器的滑片向右滑動時連入電路的電阻變小．
（2）小明把最后一根導線連接完畢后，看到電壓表和電流表立即有較大示數．小亮認為在實驗操作中可能有兩處錯誤，分別是①連接電路時開關沒有斷開．②滑動變阻器的滑片沒有滑到電阻最大的位置．
（3）改正錯誤后，小明改變Rx兩端的電壓和電流，兩次測得的電阻值分別為R₁=10.1Ω，R₂=10.2Ω，第三次測量時，電流表的示數為0.26A，電壓表的示數如圖乙所示．根據以上三次實驗數據，最后得出R_x=10.1Ω．
（4）測量結束后，小亮提出利用這個電路還可以測量小燈泡的電功率，于是小明把定值電阻換成額定電壓為2.5V的小燈泡進行實驗．閉合開關，改變滑動變阻器滑片P的位置，使電壓表的示數為2.5V時，此時燈泡的電功率等于（填“大于”、“小于”或“等于”）它的額定功率．

Answer 1

分析 （1）當滑動變阻器接入電路中的電阻為0時，電路中的電流最大，根據歐姆定律求出電路中的最大電流確定電流表的量程且與定值電阻串聯，
滑動變阻器按一上一下的原則串聯在電路中，滑片向右滑動時連入電路的電阻變小說明右下方接線柱必須接入電路中；
（2）接完最后一根導線，電表有示數說明開關閉合；電流表示數較大，說明電路電阻較小，滑動變阻器滑片沒有置于阻值最大位置；
（3）根據電壓表的量程和分度值讀出示數，利用歐姆定律求出第三次測量時的電阻值，取三次電阻的平均值即為定值電阻的阻值；
（4）額定電壓下燈泡的實際功率和額定功率相等．

解答 解：（1）電源的電壓為4.5V，根據歐姆定律可得，
當滑動變阻器接入電路中的電阻為0時，電路中的最大電流：
I=$\frac{U}{{R}_{x}}$=$\frac{4.5V}{10Ω}$=0.45A＜0.6A，
所以電流表的量程為0～0.6A，且與定值電阻R_x串聯；
滑動變阻器的右下方接線柱與開關的右接線柱相連時，滑片向右滑動時連入電路的電阻變小，如下圖所示：

（2）接完最后一根導線，電表有示數說明開關閉合；電流表示數較大，說明電路電阻較小，滑動變阻器滑片沒有置于阻值最大位置．
因此實驗操作中的兩處錯誤分別是：①連接電路時開關沒有斷開；②滑動變阻器的滑片沒有滑到電阻最大的位置；
（3）由圖乙可知，電壓表選擇的量程為0～3V，分度值為0.1V，示數為2.6V，
由I得，第三次測量時定值電阻的阻值：
R₃=$\frac{{U}_{3}}{{I}_{3}}$=$\frac{2.6V}{0.26A}$=10Ω，
則定值電阻的阻值：
R_x=$\frac{{R}_{1}+{R}_{2}+{R}_{3}}{3}$=$\frac{10.1Ω+10.2Ω+10Ω}{3}$=10.1Ω；
（4）改變滑動變阻器滑片P的位置，使電壓表的示數為2.5V即燈泡兩端的電壓為2.5V時，此時燈泡的電功率和額定功率相等．
故答案為：（1）如上圖所示；
（2）①連接電路時開關沒有斷開；②滑動變阻器的滑片沒有滑到電阻最大的位置；
（3）10.1；
（4）等于．

點評 本題考查了實物電路的連接、電路現象的判斷、電壓表的讀數、歐姆定律的應用等知識，關鍵是知道為減小誤差測定值電阻的阻值時應多次測量求平均值和知道額定電壓下燈泡的實際功率與額定功率相等．