Question

1．某同學在做“小燈泡電功率”的實驗中，電源電壓為4.5V，小燈泡額定電壓為2.5V、電阻約為10Ω．
（1）請你用筆畫線代替導線，將圖甲中的實物電路連接完整．
（2）連接好電路，閉合開關后發(fā)現，電流表無示數，電壓表示數幾乎為電源電壓，其故障原因可能是燈泡斷路．
（3）小明同學移動滑片P到某一點時，電壓表示數（如圖乙所示）為2.2V，若他想測量小燈泡的額定功率，應將圖甲中滑片P向B（選填“A”或“B”）端移動，使電壓表的示數為2.5V．
（4）小明同學移動滑片P，記下多組對應的電壓表和電流表的示數，并繪制成圖丙所示的I-U圖象，根據圖象信息，可計算出小燈泡的額定功率是0.5W．
（5）完成上述實驗后，小明向老師要了一個己知阻值為R₀的電阻和一個單刀雙擲開關，借助部分現有的實驗器材，設計了如圖丁所示的電路，也測出了燈泡的額定功率．請完成下列實驗步驟：
①閉合開關S₁，將S₂撥到觸點2（選填“1”或“2”），移動滑片，使電壓表的示數為2.5V；
②再將開關S₂撥到觸點1（選填“1”或“2”），保持滑片的位置不動讀出電壓表的示數U；
③燈泡額定功率的表達式為P_額=$\frac{2.5V×（U-2.5V）}{{R}_{0}}$（用己知量和測量量表示）．

Answer 1

分析 （1）電流表與燈泡串聯，額定電壓下燈泡的電壓和額定電壓相等，根據歐姆定律求出此時電路中電流的大約值．
（2）電壓表的示數等于電源電壓，說明電壓表串聯在電路中測電源的電壓，即電壓表并聯的部分斷路．
（3）要測量燈泡的額定電功率，需使燈泡兩端的電壓等于額定電壓等于2.5V；根據電流表的量程和分度值讀出電流表的示數，根據P=UI求出小燈泡的額定功率．
（4）根據圖象信息得出燈泡正常工作時的電流，根據P=UI得出小燈泡額定功率．
（5）在沒有電流表的情況下，利用定值電阻和電壓表代替電流表與燈泡串聯，首先使燈泡兩端的電壓等于2.5V，然后測出此時定值電阻兩端的電壓，便可求出電路中的電流，根據P=UI計算出燈泡的額定電功率．

解答 解：（1）當燈泡正常發(fā)光時電路中的電流大約為I=$\frac{{U}_{額}}{{R}_{L}}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，燈泡的額定電流大約為0.25A＜0.6A，所以電流表的量程為0～0.6A，且與燈泡串聯；滑動變阻器按一上一下的原則與開關串聯，如下圖所示：
．
（2）燈泡不發(fā)光，電壓表的示數等于電源電壓說明電壓表串聯在電路中測電源的電壓，即電壓表并聯的燈泡斷路；
（3）由圖知，電壓表的量程為0～3V，分度值為0.1V，則燈泡兩端的電壓為2.2V＜2.5V，則為了測小燈泡的額定功率，移動向B端變阻器的滑片，使電壓表的示數為2.5V；
（4）根據圖象信息得出燈泡正常工作時的電流I=0.2A，
燈泡的額定功率P=U_LI=2.5V×0.2A=0.5W．
（5）①首先使燈泡兩端的電壓為2.5V，使其正常發(fā)光，所以閉合開關S_l，將S₂撥到觸點2，移動滑片，使電壓表的示數為2.5V；
②再測定值電阻兩端的電壓，將開關S₂撥到觸點1，保持滑片的位置不動，讀出電壓表的示數U，則定值電阻兩端的電壓為U-2.5V；
③電路中的電流I=$\frac{U-2.5V}{{R}_{0}}$；則燈泡額定功率的表達式為P_額=2.5V×I=$\frac{2.5V×（U-2.5V）}{{R}_{0}}$．
故答案為：（1）如上圖所示；（2）燈泡斷路；（3）2.2；B；（4）0.5；（5）①2；2.5；②1；③$\frac{2.5V×（U-2.5V）}{{R}_{0}}$．

點評 本題考查了“測定小燈泡的電功率”的實驗，涉及到電壓表量程的選擇、實物電路圖的連接、電路故障的判斷、歐姆定律和電功率公式的應用等，綜合強，給解題帶來了困難．