10.如圖甲是小明研究小燈泡電阻的實驗電路圖.圖乙是根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪的U-I圖.小泡標有“2V”字樣,滑動變阻器R標有“20Ω 1A”字樣.

(1)閉合開關前,小明應將滑動變阻器的滑片移到b端.該實驗中,滑動變阻器的作用是保護電路和改變燈泡兩端電壓
(2)小明閉合開關后發(fā)現(xiàn)燈不亮,電流表有示數(shù),電壓表無示數(shù),故障原因可能是燈泡短路
(3)小燈泡正常發(fā)光時,燈絲的電阻為4Ω.
(4)同桌小華想用小明的實驗器材測未知電阻的阻值,但他發(fā)現(xiàn)電壓表已經(jīng)損壞而無法使用,經(jīng)過思考后,他從物理老師那里借來了一只定值電阻R.、兩只開關和若干導線.
①請你利用小華手邊現(xiàn)有的器材,在圖丙所示的虛線框中為小華設計一個測量未知電阻阻值的實驗電路圖(部分電路已畫出);
②寫出Rz的表達式:Rz=$\frac{IR}{{I}_{X}}$.

分析 (1)閉合開關前,滑動變阻器處于最大阻值處,保護電路;移動滑片能改變電路總電阻,改變電路電流,能改變燈泡兩端電壓.
(2)燈不亮的故障可能是燈泡斷路或短路;燈泡短路,電路電阻減小,電路電流增大,電流表示數(shù)增大,電壓表測導線電壓,示數(shù)為0;燈泡斷路,電路斷路,電路無電流,電流表示數(shù)為0,電壓表串聯(lián)在電路中測電源電壓;
(3)從圖象中找到燈泡在2V下的電流,根據(jù)R=$\frac{U}{I}$計算電阻;
(4)電壓表損壞,只有電流表,利用已知定值電阻與未知電阻并聯(lián),兩個開關單獨控制一個支路,電流表在干路上,當一個支路獨立工作時,測該支路電流.找電壓相等列等式求解.

解答 解:
(1)滑動變阻器接左半段,滑動變阻器滑片在b端接入電阻最大;滑動變阻器在電路中保護電路,最主要的是通過改變連入電路的電阻,來改變電路電流,來改變燈泡兩端電壓;
(2)燈泡不亮,電流表有示數(shù),電路通路;電壓表無示數(shù),電壓表短路,所以燈泡短路;
(3)由圖象知燈泡2V下的電流為0.5A;所以RL=$\frac{U}{I}$=$\frac{2V}{0.5A}$=4Ω;
(4)①把已知定值電阻R與未知電阻RZ并聯(lián),每個支路各有一個開關單獨控制,電流表在干路上,單獨閉合一個支路,分別測R 與RZ中的電流I和IX,即可計算出待測電阻的阻值,電路圖如下:;
②根據(jù)并聯(lián)電路電壓相等,所以,IR=IxRZ
所以,RZ=$\frac{IR}{{I}_{X}}$.
故答案為:(1)b;改變電路電阻從而改變L兩端電壓;(2)燈泡短路;(3)4Ω;(4)①電路圖如上所示;②$\frac{IR}{{I}_{X}}$.

點評 沒有電壓表,利用定值電阻和電流表以及其他元件測量電阻的阻值時,一般設計成并聯(lián)電路,找電壓相等列等式求出被測電阻;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,一般設計成串聯(lián)電路,找電流相等列等式求出被測電阻.

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(1)如圖1是連接的不完整的實驗電路,請你用筆畫線代替導線把實物圖連接完整,要求:滑動變阻器的滑片向右移動時小燈泡變亮.
(2)連接電路時,開關應斷開,正確連好電路,閉合開關后,發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮,電流表沒有示數(shù),如果是小燈泡的燈絲斷了,此時電壓表的示數(shù)約為3V.
(3)排除故障后,調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片使電壓表示數(shù)為2.5V,此時電流表的示數(shù)如圖2所示,通過小燈泡的電流是0.3A,則小燈泡的電阻為8.3Ω.
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②該實驗的結論是:電壓一定時,電流與電阻成反比.

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(2)閉合開關前,圖乙中滑動變阻器的滑片P應位于B(填“A”或“B”)端.
(3)閉合開關后,發(fā)現(xiàn)電流表指針幾乎不動,電壓表示數(shù)較大,故障的原因可能是Rx斷路.
(4)排除故障后,小明通過實驗得到數(shù)據(jù)如表所示,其中第1次實驗的電流表示數(shù)如圖丙所示,該電流值為0.1A,則所測電阻Rx的值是10Ω.
實驗序號123
電阻Rx
電壓U/V1.001.532.60
電流I/A0.150.25
(5)若在實驗中,電壓表不能使用,仍利用原有電路進行實驗,已知滑動變阻器最大阻值為R0,當滑片置于最左端時,電流表示數(shù)為I1,滑片P置于最右端時,電流表示數(shù)為I2,則未知電阻的表達式Rx=$\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$•R0

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