Question

2．小明和小紅在用伏安法測(cè)額定電壓為2.4V小燈泡正常工作電阻R₁的實(shí)驗(yàn)中，使用電源電壓為3V的電源．
（1）在圖甲中，請(qǐng)你用筆畫線將電路連接完整．
（2）在閉合開關(guān)之后，燈泡兩端的電壓為2.5V時(shí)，圖中滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)向左端移動(dòng)（選填“左”或“右”）
（3）正確連接電路后，某次試驗(yàn)時(shí)電壓表和電流表的示數(shù)如圖乙所示，此時(shí)小燈泡正常工作，正常工作的電阻R₁=10Ω；
（4）小紅想：如果燈泡的電阻是不變的，既然已經(jīng)測(cè)得燈泡的正常工作電阻，相當(dāng)于已知電阻R₁了，就說“在原實(shí)驗(yàn)電路中，不同時(shí)使用電壓表與電流表，用一只電壓表或電流表也可以測(cè)得變阻器的最大電阻R₂．請(qǐng)你根據(jù)小紅的想法
①畫出其中一種電路圖；
②說明何時(shí)觀察、觀察的對(duì)象和需要觀察記錄的物理量
③寫出滑動(dòng)變阻器最大阻值R₂的表達(dá)式．

Answer 1

分析 （1）在測(cè)量燈泡電功率實(shí)驗(yàn)中，需要電壓表與燈泡并聯(lián)測(cè)量?jī)啥穗妷�；電流表與燈泡串聯(lián)測(cè)量電路電流，根據(jù)燈泡額定電壓和電阻阻值確定電表量程；
（2）讀取電壓表示數(shù)時(shí)，首先要明確電壓表選擇的量程和對(duì)應(yīng)的分度值，讀數(shù)時(shí)視線與指針?biāo)鶎?duì)刻線相垂直；要測(cè)量燈泡額定功率，兩端電壓必須等于額定電壓，根據(jù)串聯(lián)電路電壓與電阻成正比確定滑片移動(dòng)方向；
（3）由電壓為2.4V時(shí)的電流數(shù)據(jù)計(jì)算電阻．
（4）只用電壓表，利用已知電阻和被測(cè)電阻串聯(lián)找電流相等；電阻和滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電壓表與電阻并聯(lián)，滑動(dòng)變阻器阻值為0時(shí)，測(cè)電源電壓；滑動(dòng)變阻器為最大值時(shí)，電壓表測(cè)電阻電壓，根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)，求滑動(dòng)變阻器電壓，求滑動(dòng)變阻器電流，即電阻電流；根據(jù)R=$\frac{U}{I}$計(jì)算電阻；開關(guān)串聯(lián)在電路中控制電路．

解答 解：
（1）燈泡的額定電壓為2.4V，實(shí)驗(yàn)時(shí)，電壓表的量程為0-3V，電壓表與燈泡并聯(lián)，根據(jù)題意電流表應(yīng)該選擇0-0.6A的量程．連接如下圖所示：

（2）在閉合開關(guān)之后，燈泡兩端的電壓為2.5V時(shí)，大于額定電壓2.4V，故應(yīng)使電流變小，滑動(dòng)變阻器的滑片向左調(diào)節(jié)，電阻變大，燈的兩端的電壓變小．
（3）電壓表選擇的是0～3V量程，對(duì)應(yīng)的分度值為0.1V，此時(shí)的示數(shù)為2.4V；電流表的量程為0-0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.24A，
則燈泡的電阻：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.4V}{0.24A}$=10Ω；
（4）只用電壓表測(cè)電阻：
電阻R₁與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電壓表與電阻R₁并聯(lián)，開關(guān)串聯(lián)在電路中，如圖．

實(shí)驗(yàn)步驟：先把滑片P移至最右端測(cè)出R₁兩端電壓U₁，然后把P移至最左端測(cè)出R₁兩端電壓U₂，即電源電壓．
因?yàn)镮₁=I₀，所以$\frac{{U}_{1}}{{R}_{1}}$=$\frac{{U}_{2}-{U}_{1}}{{R}_{2}}$，則R₂=$\frac{（{U}_{2}-{U}_{1}）•{R}_{1}}{{U}_{1}}$．
故答案為：（1）見上圖；（2）左；（3）10；（4）①電路圖見上；②先把滑片P移至最右端測(cè)出R₁兩端電壓U₁，然后把P移至最左端測(cè)出R₁兩端電壓U₂，即電源電壓；③R₂=$\frac{（{U}_{2}-{U}_{1}）•{R}_{1}}{{U}_{1}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了測(cè)量電功率實(shí)驗(yàn)中的電路連接、滑動(dòng)變阻器的使用及電阻的計(jì)算、只用一種電表測(cè)電阻，考查的都是基礎(chǔ)知識(shí)或技能，難度不大．