Question

13．小華、小明做“測量標有2.5V小燈泡電功率”的實驗．
（1）如圖甲所示，是小華所連接的不完整實驗電路，請你用筆畫線代替導線，將缺少的一根導線接好．

（2）小華電路接好后，閉合開關，發(fā)現(xiàn)小燈泡特別亮，電壓表與電流表的示數(shù)較大．接下來應進行的操作是B，D．（兩空按操作步驟先后順序填寫字母代號）．
A．更換電池或小燈泡                 B．斷開電路開關
C．檢查電路是否短路            D．移動滑動變阻器滑片至最大值位置
（3）小華電路連接正確后，閉合開關，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，但電流表有示數(shù)．接下來應進行的操作是C．
A．更換小燈泡                        
B．檢查電路是否斷路
C．移動滑動變阻器滑片，觀察小燈泡是否發(fā)光
（4）小燈泡正常發(fā)光時電流表的示數(shù)如圖乙所示，該燈泡的額定電流為0.3A，該燈泡額定功率為0.75W．
（5）完成上述實驗后，小華又重新設計了電路（如圖丙），測量另一個小燈泡的額定功率，這個小燈泡正常工作的電流為I₁．請完成實驗步驟（已知電源電壓為U）．
①只閉合開關S₁，移動滑動變阻器R₂的滑片，使電流表示數(shù)為I₁；
②只閉合開關S₂，保持滑動變阻器R₂的滑片位置不變，調節(jié)滑動變阻器R₁的滑片使電流表示數(shù)為I₁；再將滑動變阻器R₂的滑片調到最左端，讀出電流表的示數(shù)為I₂；
③則小燈泡的額定功率表達式為P_額=$\frac{U{{I}_{1}}^{2}}{{I}_{2}}$．

Answer 1

分析 （1）本實驗中電流表、燈泡和滑動變阻器應串聯(lián)，電壓表應測燈泡兩端電壓；
（2）燈泡正常發(fā)光時電壓等于其額定電壓，根據(jù)閉合開關后的現(xiàn)象分析解答；
（3）閉合開關后，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，但電流表有示數(shù)，說明電路是通路，可能是連入電阻太大，電路中電流太小所致，分析電阻過大的原因，然后進行下一步操作；
（4）讀出燈泡正常發(fā)光時的電流，由P=UI計算其額定功率；
（5）此實驗的原理是利用等效替代法，測出燈泡的電阻，再通過電功率的變形公式P=I²R可計算小燈泡的額定功率．

解答 解：
（1）在測燈泡額定功率的實驗中，電流表、燈泡和滑動變阻器應串聯(lián)，電壓表應與燈泡并聯(lián)測其兩端電壓，所以實物連接如圖所示：
；
（2）小燈泡特別亮，電壓表與電流表的示數(shù)較大，說明小燈泡兩端電壓太高，電路中電流太大，原因是滑動變阻器沒移到阻值最大處，按要求應先斷開開關再移滑片，所以應為B、D；
（3）閉合開關后，電流表有示數(shù)，說明電路是通路，燈泡沒壞，也不是斷路，可能是連入電阻太大，電路中電流太小所致，下一步操作：移動滑動變阻器滑片，觀察小燈泡是否發(fā)光，即應進行C項操作；
（4）小燈泡額定電壓為2.5V，即小燈泡在2.5V電壓下正常工作．
由乙圖可知，電流表量程為0.6A，分度值為0.02A，所以燈泡正常發(fā)光時的電流0.3A．
小燈額定功率為：P=UI=2.5V×0.3A=0.75W；
（5）分析實驗的原理可以得出其具體的步驟為：
①只閉合開關S₁，移動滑動變阻器R₂的滑片，使電流表示數(shù)為I₁（此時燈泡正常發(fā)光）
②只閉合開關S₂，保持滑動變阻器R₂的滑片位置不變，調節(jié)滑動變阻器R₁的滑片使電流表示數(shù)為I₁；
再將滑動變阻器R₂的滑片調到最左端，讀出電流表的示數(shù)為I₂；
③則小燈泡的電阻與變阻器R₁此時的電阻相同，即：R_L=$\frac{U}{{I}_{2}}$，
小燈泡的額定功率：P_額=I₁²R_L=I₁²•$\frac{U}{{I}_{2}}$=$\frac{U{{I}_{1}}^{2}}{{I}_{2}}$．
故答案為：（1）見上圖；（2）B；D；（3）C；（4）0.3；0.75；（5）I₁；調節(jié)滑動變阻器R₁的滑片；$\frac{U{{I}_{1}}^{2}}{{I}_{2}}$．

點評 本題考查了“測量小燈泡電功率”，運用了兩種不同的測量方法，要求我們對實驗的原理、注意事項、歐姆定律及電功率的變形公式等有一個全面的了解和掌握，考查內容多，有一定難度．