题目:
小明在实验室中进行了以下实验:
1. 测定一个未知电阻Rx的阻值;
2. 测量小灯泡的电功率。
小明选择了以下器材:电压表(量程0~15V,内阻约几千欧)、电流表(量程0~0.6A,内阻约1Ω)、滑动变阻器(0~20Ω,1A)、电源(电动势6V,内阻不计)、待测电阻Rx(阻值约为200Ω)、小灯泡(2.5V,0.5A)及导线若干。
小明设计了如图1所示的实验电路图,并进行了如下操作:
(1)按照电路图连接好电路,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片移到某一位置时,记下电压表的示数为U1,电流表的示数为I1;
(2)断开开关S,将待测电阻Rx换成小灯泡,再闭合开关S,将滑动变阻器的滑片移到另一位置时,记下电压表的示数为U2,电流表的示数为I2。
已知:U1=2.0V,I1=0.20A,U2=2.5V。
(1)小明选择图1所示电路的理由是 _______;
(2)待测电阻Rx的阻值为 _______Ω;
(3)小灯泡的额定功率为 _______W。
答案及解析:
(1)小明选择图1所示电路的理由是电压表测量的是Rx两端的电压,电流表测量的是通过Rx的电流,这样测量出的电压和电流能真实反映Rx的电压和电流,从而能准确测量出Rx的阻值。
(2)根据欧姆定律,待测电阻Rx的阻值$R_{x} = \frac{U_{1}}{I_{1}} = \frac{2.0}{0.20}\Omega = 10\Omega$。
(3)断开开关S,将待测电阻Rx换成小灯泡,此时电压表测量的是小灯泡两端的电压,即$U_{2} = 2.5V$,小灯泡的额定电流$I_{2} = 0.5A$,所以小灯泡的额定功率$P = U_{2}I_{2} = 2.5 \times 0.5W = 1.25W$。