Question

1．小明利用電壓表和阻值為R₀的定值電阻，測量額定電壓為2.5V的小燈泡L正常發(fā)光時的電阻R₁，他選擇了滿足實驗要求的實驗器材，并連接了部分實驗電路，如圖所示．
（1）為了測量出L的阻值R_L，請只添加一條導(dǎo)線完成如圖所示的實驗電路的連接．
（2）小明的實驗步驟：
①斷開開關(guān)S₃、閉合開關(guān)S₁、S₂，移動滑動變阻器的滑片P，使電壓表示數(shù)為2.5V；
②保持滑動變阻器的滑片位置不變，斷開開關(guān)S₂，閉合開關(guān)S₃，記錄電壓表的示數(shù)為U．
請用已知量及所測物理量表示出R_L=$\frac{2.5V}{U-2.5V}R0$．

Answer 1

分析 （1）當(dāng)燈泡電壓等于額定電壓時，燈泡正常發(fā)光，要測燈泡正常發(fā)光時的電阻，首先知道應(yīng)用電壓表測燈泡兩端的電壓、用電流表測燈泡中的電流，由圖可知：只有電壓表，沒有電流表，則要借助已知定值電阻求得燈泡的電流，那么為了讓燈泡和定值電阻的電流相同，則應(yīng)采取串聯(lián)的方式，電壓表應(yīng)先測量燈泡兩端的電壓，使燈泡兩端的實際電壓為額定電壓值，然后再直接或間接測出定值電阻的兩端的電壓，據(jù)此分析完成實驗電路．
（2）因為要測燈泡正常發(fā)光時的電阻，則實驗時首先應(yīng)讓燈泡電壓等于額定電壓時，即應(yīng)讓電壓表先測燈泡兩端的電壓且移動滑動變阻器的滑片P使電壓表的示數(shù)等于燈泡的額定電壓．然后在保持滑動變阻器的滑片位置不變的條件下，再用電壓表測出定值電阻兩端的電壓．最后可根據(jù)歐姆定律和串聯(lián)電路的特點求出R_L的表達式．

解答 解：（1）使開關(guān)S₂的左接線柱與開關(guān)S₃的左接線柱相連，如下圖所示：
      
（2）①斷開開關(guān)S₂，閉合開關(guān)S₁、S₃，移動滑動變阻器的滑片P，為了使燈泡兩端的實際電壓為額定電壓值，所以使電壓表的示數(shù)為2.5V；保持滑動變阻器的滑片位置不變，斷開開關(guān)S₃，閉合開關(guān)S₂，記錄電壓表的示數(shù)為U；
②由于燈泡和定值電阻串聯(lián)，
所以定值電阻兩端的電壓為：U₀=U-U_額，
由于電路中的電流為I=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$=$\frac{U-{U}_{額}}{{R}_{0}}$
所以R_L=$\frac{{U}_{額}}{I}$=$\frac{{U}_{額}{R}_{0}}{U-{U}_{額}}$=$\frac{2.5V}{U-2.5V}R0$．
故答案為：（2）$\frac{2.5V}{U-2.5V}R0$．

點評 （1）本題考查在沒有電流表，利用電壓表和定值電阻以及其他元件測量電阻的阻值時實驗的測量方法，一般是設(shè)計成串聯(lián)電路，找電流相等列等式求出被測電阻．
（2）明確此題的實驗原理、試驗方法；就能了解測量燈泡正常發(fā)光時的電阻時，應(yīng)先調(diào)節(jié)滑動變阻器，使燈泡電壓達到額定電壓；保持滑動變阻器不變，用電壓表測出定值電阻兩端的電壓，由歐姆定律求出流過電路的電流，最后由歐姆定律求出燈泡的電阻．