Question

小紅用一只標有“2.5V”字樣的小燈泡練習測定小燈泡的電功率．
（1）小紅閉合開關，發現燈泡不亮，電壓表有示數，電流表示數為零，任意移動滑動變阻器的滑片，電壓表示數不變．經檢查電路連接無誤，且導線無接觸不良之處，產生這種故障原因是

燈泡斷路

．
（2）排除故障后，為測定小燈泡的額定功率，應調節滑動變阻器的滑片使得電壓表示數為

2.5

V．

（3）小紅還想利用上述實驗裝置測量一段電爐絲的電阻R₁，可是連接電路時發現電流表已燒壞，原電路不能使用．請你利用現有器材（電壓未知的電源、量程合適的電壓表、最大阻值已知為R₂的滑動變阻器、開關各一個、導線若干），幫助設計一個不用改變電壓表位置就能測出這段電爐絲的電路．把你設計的實驗電路圖畫在虛線框內（電爐絲的符號用電阻的符號表示）．
（4）你的主要實驗過程及測量的物理量是

①閉合開關S，調節滑動變阻器滑片到最右端，此時滑動變阻器接入電路的阻值為0，記下此時電壓表的示數U₁，此即電源電壓；
②移動滑片到最左端，此時滑動變阻器接入電路的電阻為最大值R₂，記下電壓表的示數U₂，即電爐絲電壓．

；計算電爐絲電阻的表達式是：R₁=

U2R2

U1-U2

．

Answer 1

分析：（1）電流表無示數，說明電路斷路；電壓表有示數，說明電壓表與電源兩極相連，移動滑動變阻器的滑片，電壓表示數不變說明與電壓表并聯的燈泡斷路．
（2）為測定小燈泡的額定功率，應調節滑動變阻器的滑片使得電壓表示數為燈泡額定電壓2.5V．
（3）滑動變阻器與電爐絲串聯，電壓表與電爐絲并聯，根據串聯電路特點及歐姆定律可測出電爐絲電阻，據此設計電路．
（4）電壓表與電爐絲并聯，把滑動變阻器的滑片分別調到阻值最小與最大兩個位置，讀出電壓表讀數U₁、U₂，U₂就是電爐絲兩端的電壓，由串聯電路特點求出滑動變阻器兩端電壓，由歐姆定律求出電路電流，最后由歐姆定律求出電爐絲電阻．

解答：解：（1）電流表無示數，說明電路斷路，移動滑動變阻器的滑片，電壓表示數不變說明和電壓表并聯的燈泡處斷路；
故答案為：燈泡斷路．
（2）燈泡電壓等于燈泡額定電壓時，燈泡功率為額定功率，為測燈泡額定功率，應使電壓表示數等于燈泡額定電壓2.5V；
故答案為：2.5．
（3）滑動變阻器與電爐絲串聯，電壓表與電爐絲并聯，電路圖如下圖所示．

（4）實驗步驟為：①閉合開關S，調節滑動變阻器滑片到最右端，此時滑動變阻器接入電路的阻值為0，記下此時電壓表的示數U₁，此即電源電壓；
②移動滑片到最左端，此時滑動變阻器接入電路的電阻為最大值R₂，記下電壓表的示數U₂，即電爐絲電壓，此時滑動變阻器兩端電壓U_滑=U₁-U₂，電路電流為I=

U滑

R2

=

U1-U2

R2

；
③電爐絲電阻R₁=

U2

I

=

U2

U1-U2 R2

=

U2R2

U1-U2

．
故答案為：測量過程：①閉合開關S，調節滑動變阻器滑片到最右端，此時滑動變阻器接入電路的阻值為0，記下此時電壓表的示數U₁，此即電源電壓；
②移動滑片到最左端，此時滑動變阻器接入電路的電阻為最大值R₂，記下電壓表的示數U₂，即電爐絲電壓．

U2R2

U1-U2

．

點評：本題考查利用電壓表和滑動變阻器來測量未知電阻的阻值，要讓滑阻和待測電阻串聯，利用滑阻的最大最小值和電壓表的兩次讀數來求未知電阻的阻值．