Question

8．甲圖是小明在“測量小燈泡電功率”實(shí)驗(yàn)的電路圖，小燈泡額定電壓為2.5V．

（1）該實(shí)驗(yàn)的原理是P=UI．（用公式表示）
（2）小明正確連接電路，閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電壓表有示數(shù)，電流表示數(shù)為零，原因可能是小燈泡斷路（填“短路”或“斷路”）．
（3）排除故障后，小明閉合開關(guān)，移動(dòng)滑片P到某一點(diǎn)時(shí)，電壓表示數(shù)為2.2V，若他想測量小燈泡的額定功率，應(yīng)將圖中滑片P向左（填“左”或“右”）端移動(dòng)．
（4）小明通過實(shí)驗(yàn)得到了小燈泡的I-U關(guān)系圖象（圖乙①），則小燈泡的額定功率是0.625W；當(dāng)小燈泡兩端的電壓是1V時(shí)，實(shí)際功率是0.15W．
（5）將小燈泡換成待測電阻，通過實(shí)驗(yàn)測得數(shù)據(jù)后作出它的I-U關(guān)系圖象（圖乙②），則待測電阻的阻值為20Ω．
（6）完成上面實(shí)驗(yàn)后，小明還想測某未知電阻R_X的阻值，但身邊的電壓表徹底壞了，于是他設(shè)計(jì)了如圖丙所示的電路（R₀為已知阻值的定值電阻），請幫他把缺少的步驟補(bǔ)全，并寫出R_X的表達(dá)式，實(shí)驗(yàn)步驟：
Ⅰ：照設(shè)計(jì)的電路圖連接電路；
Ⅱ：閉合開關(guān)S，記下電流表的示數(shù)I₀；
Ⅲ：再閉合S₁，記下電流表的示數(shù)為I；
Ⅳ：計(jì)算電阻；R_X=$\frac{{I}_{0}{R}_{0}}{I-{I}_{0}}$（用已知物理量和測量出的物理量的符號表示）．

Answer 1

分析 （1）測量電功率的原理P=UI；
（2）電路故障有兩種：斷路與短路，根據(jù)電路故障現(xiàn)象分析電路故障原因；
（3）由電路圖可知，燈泡及滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，則要使小燈泡兩端的電壓增大到額定電壓，應(yīng)減小電阻，即減小滑動(dòng)變阻器的接入電阻，由滑動(dòng)變阻器的接法可知滑片的移動(dòng)方向；
（4）由圖確定額定電壓及額定電流，由P=UI可求得燈泡的額定功率，已知實(shí)際電壓，由圖知實(shí)際電流，求實(shí)際功率；
（5）由圖知電壓和電流，求定值電阻的電阻；
（6）在沒有電壓表時(shí)，使定值電阻與待測電阻并聯(lián)，根據(jù)開關(guān)的狀態(tài)、電流表的示數(shù)以及歐姆定律得出定值電阻兩端電壓，然后根據(jù)公式R=$\frac{U}{I}$計(jì)算出被測電阻的阻值．

解答 解：（1）測量電功率的原理：P=UI；
（2）燈泡不亮，如果是短路或其它串聯(lián)部分?jǐn)嗦�，電壓表無示數(shù)；燈泡斷路，電壓表與電源串聯(lián)測量電源電壓有示數(shù)．所以故障為燈泡斷路．
（3）電壓表示數(shù)只有2.2V，小于額定電壓，故應(yīng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器增大燈泡兩端的電壓，故應(yīng)減小滑動(dòng)變阻器的接入電阻，故應(yīng)將滑片向左滑動(dòng)，使燈泡兩端達(dá)2.5V；
（4）從小燈泡的I-U關(guān)系圖象（圖乙①）知，當(dāng)小燈泡正常發(fā)光的電壓為2.5V時(shí)，電流為0.25A，則小燈泡的額定功率P=UI=2.5V×0.25A=0.625W；
由圖知當(dāng)電壓為1V是，電流為0.15A，則P=UI=1V×0.15A=0.15W；
（5）從I-U關(guān)系圖象（圖乙②）知，當(dāng)U=3V時(shí)，I=0.15A，則R=$\frac{U}{I}$=$\frac{3V}{0.15A}$=20Ω；
（6）在沒有電壓表時(shí)測量電阻的實(shí)驗(yàn)步驟：
Ⅰ：照設(shè)計(jì)的電路圖連接電路；
Ⅱ：閉合開關(guān)S，記下電流表的示數(shù)I₀；
Ⅲ：再閉合S₁，記下電流表的示數(shù)為I；
Ⅳ：計(jì)算電阻；R_X=$\frac{{I}_{0}{R}_{0}}{I-{I}_{0}}$
故答案為：（1）P=UI；（2）斷路；（3）左；（4）0.625；0.15；（5）20Ω；（6）再閉合S₁，記下電流表的示數(shù)為I；$\frac{{I}_{0}{R}_{0}}{I-{I}_{0}}$．

點(diǎn)評 本題考查了實(shí)驗(yàn)原理、電路故障分析、圖象分析、求燈泡額定電流與額定功率、滑動(dòng)變阻器的使用、特殊測電阻的方法等知識，有一定的綜合性．