Question

13．實驗室提供的器材有：標有“2.5V”的小燈泡、電池組（電壓U=6V）、電壓表、電流表、滑動變阻器、電阻箱、定值電阻、開關、導線若干．

（1）①小明連接如圖甲所示的電路測量小燈泡的額定功率，電路中部分連接不合理，但只需改動一根導線，即可使電路連接正確．請你在應改動的導線上打“×”，并用筆畫線代替導線畫出正確的接法．
②故障排除后，小明閉合開關，當小燈泡正常發(fā)光時，電流表的示數如圖乙所示，這時通過小燈泡的電流為0.26A，額定功率為0.65W．
（2）小華用實驗室提供的器材要測出一只電阻R_x的阻值，設計了如圖丙所示的電路．要想準確測出R_x的阻值，應在電路A、B間接電阻箱（選填“定值電值”、“滑動變阻器”或“電阻箱”），理由是能讀出多個電阻值．實驗中需要測量的物理是R_x兩端的電壓U_x和電阻箱接入電路的阻值R_AB（寫出物理量的名稱和符號），R_x的表達式是R_x=$\frac{1}{3}$（$\frac{{U}_{x1}}{6V-{U}_{x1}}$•R_AB1+$\frac{{U}_{x2}}{6V-{U}_{x2}}$•R_AB2+$\frac{{U}_{x3}}{6V-{U}_{x3}}$•R_AB3）．

Answer 1

分析 （1）①本實驗中電壓表應與燈泡并聯，由圖甲分析錯誤之處并修改；
②根據電流表量程和分度值讀出；
（2）由圖知，電壓表測R_x兩端電壓，根據串聯電路特點和歐姆定律分析AB間接入的元件，同時考慮取多次測量以減小誤差．

解答 解：
（1）①測量小燈泡的額定功率的實驗中，電壓表應與燈泡并聯，由圖甲知電壓表測總電壓了，修改電路連接如圖所示：

②由圖乙知，電流表使用0-0.6A量程，分度值0.02A，燈泡正常發(fā)光時通過的電路為0.26A，
所以燈泡額定功率：P=UI=2.5V×0.26A=0.65W；
（2）要想準確測出R_x的阻值，可以采取取多次測量R_x阻值，再取平均值；
由圖知：R_x與AB部分串聯，電壓表測R_x兩端電壓，由題又知電源電壓，可以根據串聯電路電流處處相等，通過計算AB部分電流得到R_x的電流，再利用歐姆定律計算R_x的阻值．
為滿足以上兩個要求應選用電阻箱；
實驗步驟：
將變阻箱接入AB間，三次調節(jié)變阻箱并讀出連入阻值和電壓表的示數（R_AB1、U_x1；R_AB2、U_x2；R_AB3、U_x3），根據串聯電路特點計算每次測出R_x的阻值．
R_x1=$\frac{{U}_{x1}}{{I}_{1}}$=$\frac{{U}_{x1}}{\frac{6V-{U}_{x1}}{{R}_{AB1}}}$=$\frac{{U}_{x1}}{6V-{U}_{x1}}$•R_AB1，
同理：R_x2=$\frac{{U}_{x2}}{6V-{U}_{x2}}$•R_AB2，R_x3=$\frac{{U}_{x3}}{6V-{U}_{x3}}$•R_AB3，
所以R_x=$\frac{1}{3}$（$\frac{{U}_{x1}}{6V-{U}_{x1}}$•R_AB1+$\frac{{U}_{x2}}{6V-{U}_{x2}}$•R_AB2+$\frac{{U}_{x3}}{6V-{U}_{x3}}$•R_AB3）
故答案為：（1）①見上圖；②0.26；0.65；
（2）電阻箱；能讀出多個電阻值；R_x兩端的電壓U_x和電阻箱接入電路的阻值R_AB；
R_x=$\frac{1}{3}$（$\frac{{U}_{x1}}{6V-{U}_{x1}}$•R_AB1+$\frac{{U}_{x2}}{6V-{U}_{x2}}$•R_AB2+$\frac{{U}_{x3}}{6V-{U}_{x3}}$•R_AB3）

點評 本題是測燈泡功率的實驗，考查了實物連接、電表讀數、電功率計算以及特殊方法測電阻的實驗設計．第2問是本題的難點，關鍵是知道有電壓表和已知阻值的電阻，能根據串聯電路特點和歐姆定律設計實驗方案．