Question

18．在“測(cè)量小燈泡的電功率”的實(shí)驗(yàn)中，小燈泡的額定電壓為“2.5V”，正常發(fā)光時(shí)的電阻約為8Ω．

（1）在圖甲中，有一根導(dǎo)線未連接，請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線將電路連接完整；
（2）閉合開關(guān)后，小燈泡不亮，電流表沒有示數(shù)，電壓表有較大的示數(shù)，經(jīng)檢查，導(dǎo)線連接完好，則電路故障可能是小燈泡發(fā)生了斷路（選填“短路”或“斷路”）；
（3）移動(dòng)滑片P到某一位置時(shí)，電壓表示數(shù)如圖乙所示，為2.2V；此時(shí)要測(cè)量小燈泡的額定功率，應(yīng)將滑片P向右（選填“左”或“右”）端移動(dòng)；
（4）移動(dòng)滑片P，記下多組對(duì)應(yīng)的電壓表和電流表的示數(shù)，并繪制成圖丙所示的I-U圖象，由圖象可計(jì)算出小燈泡的額定功率是0.75W．
（5）完成上述測(cè)量后，不用電壓表，用如圖丁所示的電路也可測(cè)量已知額定電流的小燈泡的額定功率，已知小燈泡的額定電流為I_額，定值電阻的阻值為R₀，實(shí)驗(yàn)步驟如下，請(qǐng)補(bǔ)充完整：
①閉合開關(guān)S、S₂，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R的滑片P，使電流表示數(shù)I₁=I_額；
②閉合開關(guān)S、S₁，斷開開關(guān)S₂，記錄下此時(shí)電流表的示數(shù)為I；
③小燈泡的額定功率的表達(dá)式為P_額=R₀（I-I_額）I_額W．

Answer 1

分析 （1）求出燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流，確定電流表的量程，串聯(lián)接入電路．
（2）電流表無示數(shù)，說明電路斷路；電壓表有示數(shù)，說明電壓表的正負(fù)接線柱與電源兩極相連；
（3）讀出電壓表示數(shù)為2.2V，要使燈泡正常工作，燈泡兩端電壓增大到2.5V，根據(jù)分壓原理確定滑片移動(dòng)的方向；
（4）從圖象中查得額定電壓下的額定電流，根據(jù)P=UI計(jì)算額定功率．
（5）燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，用電流表測(cè)流過電路的電流，由串聯(lián)電路特點(diǎn)及歐姆定律求出流過燈泡電流為燈泡額定電流時(shí)，燈泡兩端電壓，然后由P=UI求出燈泡額定功率．

解答 解：（1）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{8Ω}$=0.3125A，所以電流表選用小量程，電流從正接線柱流入，從負(fù)接線柱流出，如下圖所示：

（2）電流表無示數(shù)，說明電路斷路；電壓表有示數(shù)，說明電壓表的正負(fù)接線柱與電源兩極相連，因此電路故障為燈泡斷路；
（3）電壓表使用0～3V量程，每一個(gè)大格代表1V，每一個(gè)小格代表0.1V，電壓為2.2V．
要使燈泡正常工作，燈泡兩端電壓從2.2V增大到2.5V，就要減小變阻器的電壓，根據(jù)分壓原理，滑動(dòng)變阻器連入電路中的電阻要減小，滑片向右端移動(dòng)，使電壓表的示數(shù)為2.5V．
（4）從圖象得知，燈泡在2.5V下的電流為0.3A，P=UI=2.5V×0.3A=0.75W．
（5）①閉合開關(guān)S、S₂，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R的滑片P，使電流表示數(shù)I₁=I_額；
②閉合開關(guān)S、S₁，斷開開關(guān)S₂，記錄下此時(shí)電流表的示數(shù)為I；
③算出小燈泡的額定功率．
定值電阻R₀的電流為：I₀=I-I_額
定值電阻R₀的電壓為：U=I₀R₀=（I-I_額）R₀，
因?yàn)闊襞輧啥说碾妷旱扔诙ㄖ惦娮璧碾妷海?br />所以燈泡的額定電壓功率為：P_額=U₀I_額=R₀（I-I_額）I_額．
故答案為：（1）如圖所示；（2）斷路；（3）2.2；右（4）0.75；（5）①閉合開關(guān)S、S₂，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R的滑片P，使電流表示數(shù)I₁=I_額；③R₀（I-I_額）I_額．

點(diǎn)評(píng) 本題涉及電路的連接、電壓表的讀數(shù)、滑動(dòng)變阻器的變阻原理、電功率的計(jì)算及對(duì)實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)估，要認(rèn)真審題，注意隱含條件，本題綜合性強(qiáng)，難度較大．