Question

在学习欧姆定律之后，老师请同学们设计一个测未知电阻R _x的电路．
（1）小明同学设计的电路如图甲所示．R为已知阻值的电阻，当S₁闭合S₂断开时，电流表读数为I；当S₁、S₂都闭合时，电流表读数为I₁．请你写出小明同学测R _x的表达式．R _x=______．

装线订
（2）小红设计了一种不同于小明同学设计的测量电路，如图乙所示．请你将图丙中的器材按图乙电路连接起来（用笔连线表示导线），要求滑动变阻器的滑片P处于最右端时，连入电路的阻值最大．
（3）小明只把小红设计的电路中R _x换成标有“3.8V”字样新灯泡进行测量小灯泡电功率的实验．回答问题：
①实验过程中，小明闭合开关，发现灯泡不亮、电流表无示数、电压表有示数且接近电源电压，请分析电路出现故障的原因之一：______．
②排除故障后，小明调节滑动变阻器滑片，使灯泡正常发光，此时电流表的示数为0.5A，则小灯泡的额定功率为______W．
③假若电压表15V量程损坏，3V量程能正常使用，电源电压为6V且稳定不变，仍利用现有器材完成实验，你认为应如何操作？______．

Answer

（1）S1闭合S2断开，电流表测的是流过电阻R的电流I，由U=IR可求出电源电压U；S1、S2都闭合时电流表读数I1是电路总电流，由并联电路特点知：流过电阻RX的电流为I1-I，然后由欧姆定律可求出电阻RX的阻值．
（2）按原理图连接实物图，从电源正极出发，线连接干路，回到电源的负极，最后连接支路，注意滑动变阻器的连接方法．
（3）①电流表无示数，电路断路；电压表有示数且示数接近电源电压，说明电压表能接在电源两端，灯泡不亮说明断路位置在灯泡处．
②灯泡电压等于额定电压U时，灯泡正常发光，已知电流值I，由P=UI可求出灯泡额定功率．
③灯泡额定电压为3.8V，电压表15V量程损坏，而3V量程小于灯泡额定电压，电压表不能测灯泡电压，可用电压表测滑动变阻器电压，由串联电路特点求出电阻电压，进一步求功率．
【解析】
（1）由题意知：电源电压U=IR，流过电阻RX的电流IX=I1-I，Rx=．
（2）根据原理图连接实物图，实物图如图所示．
（3）①电流表无示数，电路断路；电压表有示数且示数接近电源电压，说明电压表能接在电源两端，故障的原因是灯泡断路．
②灯泡正常发光时的电压为额定电压U=3.8V，电流I=0.5A，灯泡额定功率P=UI=3.8V×0.5A=1.9W．
③电压表15V量程损坏，3V量程能正常使用，电源电压为6V且稳定不变，仍利用现有器材完成实验，操作如下：
把电压表改接到滑动变阻器两端，移动变阻器的滑片，直到电压表示数为2.2V，此时与滑动变阻器串联的灯泡电压
U灯=6V-2.2V=3.8V，等于灯泡的额定电压，读出电流表示数I，由P=U灯I计算出灯泡的额定电功率．
故答案为：（1）．（2）实物图如图所示．
（3）①灯泡断路．②1.9W．③把电压表改接到滑动变阻器两端，移动变阻器的滑片，直到电压表示数为2.2V，此时与滑动变阻器串联的灯泡电压U灯=6V-2.2V=3.8V，等于灯泡的额定电压，读出电流表示数I，由P=U灯I计算出灯泡的额定电功率．