Question

15．如圖甲是小莉用電壓表和電流表測定2.5V燈泡的額定功率的電路

（1）正確連接好電路，閉合開關(guān)后，小燈泡發(fā)光，但電壓表示數(shù)為0．經(jīng)檢查，圖中a、b、c三根導(dǎo)線中有一根斷了，則該導(dǎo)線是c．（填寫字母）
（2）排除故障后測量燈泡額定功率：閉合開關(guān)，緩慢移動滑片，燈泡亮度逐漸變亮，直至電壓表讀數(shù)為2.5V時(shí)停止移動滑片，此時(shí)電流表的示數(shù)如圖乙所示，則燈泡的額定功率是0.5W．
（3）若沒有電流表，小莉想利用一個(gè)電壓表和一個(gè)電阻箱測量小燈泡的額定功率．她選擇了滿足實(shí)驗(yàn)要求的實(shí)驗(yàn)器材，并按照圖丙所示的電路圖連接好實(shí)物．以下是她設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案，請將它補(bǔ)充完整：
①只閉合開關(guān)S₁，移動變阻器的滑片P，使電壓表示數(shù)為2.5V；
②下一步操作是：斷開S₁、閉合S₂，保持滑片的位置不變，調(diào)節(jié)電阻箱的旋鈕，當(dāng)電壓表示數(shù)為2.5V時(shí)，讀出電阻箱連入電路的阻值R₀；
③利用上述測量出的物理量及已知量，寫出小燈泡額定功率的表達(dá)式是：P=$\frac{（2.5V）^{2}}{{R}_{0}}$．

Answer 1

分析 （1）小燈泡發(fā)光，說明電路為通路，然后根據(jù)電流流向確定發(fā)生斷路的導(dǎo)線；
（2）燈在額定電壓下的功率為額定功率，在測量小燈泡的電功率時(shí)，首先移動滑片，使得電壓表的示數(shù)等于小燈泡的額定電壓，則圖中電流表小量程讀數(shù)，然后根據(jù)P=UI得出小燈泡正常工作時(shí)的額定電功率；
（3）分別將燈（通過移動滑片使燈正常發(fā)光）與電阻箱與變阻器串聯(lián)連入電路中，調(diào)節(jié)電阻箱的旋鈕，使電壓表示數(shù)不變，利用等效替代法測量燈的電阻．根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$計(jì)算出燈泡的額定功率．

解答 解：（1）根據(jù)實(shí)物圖可知，電流從電源正極流出經(jīng)過開關(guān)、電流表、導(dǎo)線a、滑動變阻器、導(dǎo)線b、燈泡回到電源負(fù)極，因此導(dǎo)線a、b完好，c發(fā)生了斷路；
（2）排除故障后測量燈泡額定功率：閉合開關(guān)，緩慢移動滑片，燈泡亮度逐漸變亮，直至電壓表讀數(shù)為2.5V時(shí)停止移動滑片，此時(shí)電流表的示數(shù)如圖乙所示，電流表選用小量程，分度值為0.2A，則燈泡的額定功率是
P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
（3）設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案如下：
①只閉合開關(guān) S₁，移動變阻器的滑片P，使電壓表示數(shù)為2.5V；
②斷開S₁、閉合S₂，保持滑片的位置不變，調(diào)節(jié)電阻箱的旋鈕，當(dāng)電壓表示數(shù)為2.5V時(shí)，讀出電阻箱連入電路的阻值R₀；
③根據(jù)等效替代法，燈的電阻與R₀相等，
小燈泡額定功率的表達(dá)式P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$=$\frac{（2.5V）^{2}}{{R}_{0}}$．
故答案為：（1）c；        
 （2）電壓表讀數(shù)為2.5V；0.5；
（3）①S₁；②斷開S₁、閉合S₂，保持滑片的位置不變，節(jié)電阻箱；③$\frac{（2.5V）^{2}}{{R}_{0}}$．

點(diǎn)評 此題是“測量小燈泡的電功率”的實(shí)驗(yàn)，考查了電壓表的連接及電流表的讀數(shù)，還考查了有關(guān)電功率的計(jì)算，及等效替代法和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的能力，其中（3）小題難度較大．