Question

17．如圖1是測(cè)量小燈泡額定功率的實(shí)物連接圖，其中電源是三節(jié)新的干電池，燈泡的額定電壓是3.8V，其燈絲電阻約為10Ω．

（1）小雪如圖1連接好了電路，閉合開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器會(huì)出現(xiàn)的現(xiàn)象是燈不亮，電流表示數(shù)幾乎為0，電壓表示數(shù)接近電源電壓4.5V，仔細(xì)檢查后發(fā)現(xiàn)，其實(shí)是有一根導(dǎo)線(xiàn)不小心接錯(cuò)了位置，請(qǐng)你幫他找出來(lái)并改正．（在去掉的導(dǎo)線(xiàn)上畫(huà)“×”，所填加的導(dǎo)線(xiàn)用筆畫(huà)出）
（2）排除了故障后小雪繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，此時(shí)電流表示數(shù)如圖2所示，小燈泡的額定功率為1.52W
（3）完成上述實(shí)驗(yàn)后，小雪想用原電路測(cè)量一段電阻絲R_x的阻值（約10Ω）．他用電阻絲替換了燈泡，閉合開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)電壓表已損壞，只能將其拆除，在不改變其他電路元件的連接的情況下，聰明的小雪也順利的完成了實(shí)驗(yàn)．請(qǐng)簡(jiǎn)述小雪可能的實(shí)驗(yàn)步驟并寫(xiě)出計(jì)算R_x的最后表達(dá)式．（已知滑動(dòng)變阻器的最大阻值為R₀）
實(shí)驗(yàn)步驟：①將被測(cè)電阻R_x與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)在電路中，電流表串聯(lián)在電路中，
②將滑動(dòng)變阻器連入電路中的電阻為零，測(cè)得電流為I₁；
③將滑動(dòng)變阻器的最大電阻R₀連入電路中，R₀與R_x串聯(lián)，測(cè)得電路電流為I₂．
表達(dá)式：R_x=$\frac{{I}_{2}{R}_{0}}{{I}_{1}{-I}_{2}}$．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)原電路的錯(cuò)誤之處分析現(xiàn)象并改正；
（2）由圖2電流表小量程讀數(shù)，根據(jù)P=UI求燈的額定功率；
（3）滑動(dòng)變阻器的最大阻值已知，滑動(dòng)變阻器和被測(cè)電阻串聯(lián)，讓滑動(dòng)變阻器最大阻值接入和接入電路中的電阻為0，來(lái)改變電路的電阻，完成電流表的兩次測(cè)量，利用歐姆定律和電阻的串聯(lián)，根據(jù)兩次電路的電源電壓相等，列出等式解出R_x．

解答 解：（1）原電路中，電壓表串聯(lián)在電路中了，電流表與燈并聯(lián)是錯(cuò)誤的，燈被短路，燈不亮，因電壓表內(nèi)阻很大，由歐姆定律，電路中電流幾乎為0，電壓表與電源連通，示數(shù)為電源電壓4.5V；
電路中電壓表應(yīng)與燈并聯(lián)，電流表燈串聯(lián)，改正后如下所示：

（2）排除了故障后小雪繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，此時(shí)電流表示數(shù)如圖2所示，圖中電流表選用小量程，分度值為0.02A，示數(shù)為0.4A，小燈泡的額定功率為：
P=UI=3.8V×0.4A=1.52W；
（3）實(shí)驗(yàn)步驟：①將被測(cè)電阻R_x與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)在電路中，電流表串聯(lián)在電路中，
②將滑動(dòng)變阻器連入電路中的電阻為零，測(cè)得電流為I₁；
③將滑動(dòng)變阻器的最大電阻R₀連入電路中，R₀與R_x串聯(lián)，測(cè)得電路電流為I₂；
表達(dá)式：
滑動(dòng)變阻器的電阻為零時(shí)，只有被測(cè)電阻R_x接入電路，測(cè)得電流為I₁，由歐姆定律，電源電壓為：
U=I₁R_x-----①，
滑動(dòng)變阻器的電阻最大為R₀時(shí)，R₀與R_x串聯(lián)，測(cè)得電路電流為I₂，由歐姆定律和電阻的串聯(lián)，電源電壓為：
U=I₂（R₀+R_x）-------②，由①②：I₁R_x=I₂（R₀+R_x），
所以，R_x=$\frac{{I}_{2}{R}_{0}}{{I}_{1}{-I}_{2}}$．
故答案為：（1）燈不亮，電流表示數(shù)幾乎為0，電壓表示數(shù)接近電源電壓4.5V；如上所示：
（2）1.52W；
（3）實(shí)驗(yàn)步驟：
①將被測(cè)電阻R_x與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)在電路中，電流表串聯(lián)在電路中，
②將滑動(dòng)變阻器連入電路中的電阻為零，測(cè)得電流為I₁；
③將滑動(dòng)變阻器的最大電阻R₀連入電路中，R₀與R_x串聯(lián)，測(cè)得電路電流為I₂
表達(dá)式：$\frac{{I}_{2}{R}_{0}}{{I}_{1}{-I}_{2}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題測(cè)量小燈泡額定功率，考查錯(cuò)誤電路的分析、電流表讀數(shù)及額定功率的計(jì)算和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案測(cè)電阻的能力．