Question

【題目】在“測量小燈泡的電功率”實驗中，提供如下器材：電源（電壓8V），小燈泡（額定電壓2.5V），定值電阻（10Ω、20Ω），電流表（0~0.6A、0~3A），電壓表（0-3V、0~15V），滑動變阻器（20Ω 2A），開關(guān)若干、導(dǎo)線若干。

（1）小華設(shè)計了如圖1的電路，請用筆畫線代替導(dǎo)線，完成圖2實物電路的連接。

（______________）

（2）實驗時，當(dāng)電壓表示數(shù)為2.5V時，電流表示數(shù)如圖3所示，則小燈泡的額定功率為________W。

實驗序號	1	2	3	4	5
電壓U/V	1.0	1.5	2.0	2.5	3.0
電流I/A	0.24	0.27	0.30		0.33

（3）分析表格數(shù)據(jù)可得出結(jié)論：小燈泡工作時，消耗的電功率隨電壓的增大而_______。根據(jù)數(shù)據(jù)還可判斷出，小華在實驗中選用的是R0=______Ω的定值電阻。

（4）另一小組實驗時電流表損壞，請利用余下器材幫助該小組設(shè)計一種僅用電壓表測量小燈泡額定功率的方法。要求：只連接一次電路，所測物理量與最終表達式均用物理符號表示，如U額、R0等。

①將設(shè)計電路圖畫在方框中；

（______________）

②實驗中，電壓表量程選擇_________（填“0~3V”或“0~15V”）；

③簡要說明測量步驟：______________________________。

④寫出最終計算式P額=______________。

Answer 1

【答案】 0.8 增大 10 0~15V 詳見解析

【解析】

(1)[1]滑動變阻器一上一下串聯(lián)接入電路中，如圖所示：

(2)[2]由圖3可知，電流表的量程是0-0.6A，電流表的示數(shù)為0.32A，小燈泡的額定功率為

P=UI=2.5V×0.32A=0.8W；

(3)[3]由表中數(shù)據(jù)可知，隨著燈泡兩端電壓的增大，電流也增大，根據(jù)P=UI可知，小燈泡消耗的電功率增大，即小燈泡工作時，消耗的電功率隨電壓的增大而增大；

[4]由表中數(shù)據(jù)可知，第5次實驗電流最大，此時電路總電阻最小，第5次實驗時電路總電阻：

R總=≈24.2Ω，

燈泡的電阻

RL=≈9.1Ω，

因

R總=RL+R0+R滑，

已知定值電阻R0的阻值為10Ω或20Ω，故在實驗中選用的是

R0=10Ω；

(4)①[5]通過移動滑片使燈兩端的電壓為2.5V，使燈正常工作，所以應(yīng)將電壓表與燈并聯(lián)；因沒有電流表，所以電壓表和定值電阻應(yīng)起到電流表的作用，在保持滑片位置不變的情況下，通過開關(guān)的轉(zhuǎn)換測算出定值電阻的電壓，即可求出通過定值電阻的電流大小，如下圖所示：

②[6]電源電壓是8V，燈泡的額定電壓是2.5V，燈泡正常發(fā)光時的電流是0.32A，燈泡正常發(fā)光時的電阻

RL1=≈8Ω，

R0的阻值是10Ω，由串聯(lián)分壓可知R0兩端的電壓大于2.5V，電壓表測量燈泡和定值電阻的總電壓，總電壓大于3V，電壓表的量程選擇0-15V；

③[7]實驗步驟：斷開S2，閉合S和S1，調(diào)節(jié)滑片至電壓表示數(shù)為U額；保持滑片位置不變，斷開S2，閉合S和S1，讀出電壓表示數(shù)U；

④[8]定值電阻R0兩端的電壓為

U0=U-U額，

根據(jù)串聯(lián)電路電流的特點， 通過燈泡的電流大小

I額=I0=，

燈泡的額定功率

P額=U額I額=。