Question

4．在“測定額定電壓為2.5V小燈泡的電功率”的實驗中，小明同學(xué)已連接好如圖甲所示的部分電路．
（1）在小明所連接的電路中，有兩根導(dǎo)線還沒連好，請你幫他完成路的連接（其他的導(dǎo)線不要變動）．
（2）連接好電路后，閉合開關(guān)，移動滑動變阻器滑片P，發(fā)現(xiàn)小燈泡始終亮，電流表有示數(shù)，電壓表的示數(shù)為0，則出現(xiàn)故障的原因可能是電壓表接線柱接觸不良造成的．

（3）小明實驗時，發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)如圖乙所示，為了測出小燈泡的額定功率，他應(yīng)該把滑片向B（填“A”或“B”）移動，當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時電流表的示數(shù)如圖丙所示，則小燈泡的額定功率為0.9W．
（4）完成實驗后，小亮同學(xué)向老師要了一個已知阻值為R₀的定值電阻和一個單刀雙擲開關(guān)，借助部分現(xiàn)有器材，設(shè)計了圖丁所示的電路，也測出了小燈泡的額定功率，請完成下列實驗步驟．
①閉合開關(guān)S₁，將S₂撥到觸點2（選填“1”或“2”），移動滑片，使電壓表的示數(shù)為2.5V；
②再將S₂撥到另一觸點，保持滑片的位置不變，讀出電壓表的示數(shù)U；
③小燈泡的額定功率的表達式為P_額==$\frac{2.5V×（U-2.5V）}{{R}_{0}}$（用已知量和測量量表示）．

Answer 1

分析 （1）將電流表、燈泡與滑動變阻器串聯(lián)，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，注意滑動變阻器按一上一下原則接線；
（2）測小燈泡功率的實驗是一個串聯(lián)電路，燈能亮，電流表有示數(shù)，說明電路沒有斷路，燈也未短路，電壓表沒示數(shù)可從電壓表上分析故障的原因；
（3）根據(jù)串分壓的知識，若燈泡兩端的電壓等于其額定電壓，應(yīng)增大燈光兩端電壓，減小滑動變阻器的阻值；
當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時，讀出電流表示數(shù)根據(jù)P=UI計算出小燈泡的額定電功率；
（4）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(lián)，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(jù)P=UI計算出燈泡的額定電功率．

解答 解：（1）將電流表、燈泡與滑動變阻器串聯(lián)接入電路，實物電路圖如圖所示：

（2）燈能亮，電流表有示數(shù)，說明電路沒有斷路，燈也未短路，電壓表沒示數(shù)，可能是電壓表接線柱接觸不良造成的；
（3）由圖乙知，電壓表的量程為0～3V，示數(shù)為2V，燈泡兩端的電壓低于額定電壓，所以要使燈泡正常發(fā)光，應(yīng)減小滑動變阻器的阻值，將滑片向B滑動，使電壓表的示數(shù)為2.5V；
由丙圖，電流表使用0-0.6A量程，分度值0.02A，小燈泡正常發(fā)光時，示數(shù)為0.36A，所以小燈泡的額定功率為P=UI=2.5V×0.36A=0.9W；
（4）①閉合開關(guān)S₁，將S₂撥到觸點2，移動滑片，使電壓表的示數(shù)等于燈泡額定電壓2.5V；
②再將開關(guān)S₂撥到觸點1，并保持滑片的位置不變，讀出電壓表的示數(shù)U．
③電路電流：I=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$=$\frac{U-2.5V}{{R}_{0}}$，燈泡額定功率的表達式為：P_額=U_額I=2.5V×$\frac{U-2.5V}{{R}_{0}}$=$\frac{2.5V×（U-2.5V）}{{R}_{0}}$．
故答案為：（1）如上圖；（2）電壓表接線柱接觸不良造成的；（3）B；0.9W；（4）2.5；$\frac{2.5V×（U-2.5V）}{{R}_{0}}$．

點評 該題是測量小燈泡電功率的實驗，主要考查了電流表、電路的連接及電表的讀數(shù)，同時還考查了電功率的計算及特殊方法測功率．第（4）的關(guān)鍵是利用電壓表和已知電阻的組合測得電路中電流．