Question

1．在測定“小燈泡額定電功率”的實驗中，電源電壓為3V，小燈泡額定電壓為2.5V、電阻約為10Ω，滑動變阻器上標有“20Ω  1A”字樣．

（1）連接電路時開關(guān)應(yīng)斷開，并將電路連接完整．
（2）閉合開關(guān)前，圖甲中滑動變阻器的滑片P應(yīng)位于A（選填“A”或“B”）端．
（3）小葉同學(xué)閉合開關(guān)，移動滑片P到某一點時，電壓表示數(shù)（如圖乙所示）為2.2V，若他想測量小燈泡的額定功率，應(yīng)將圖甲中滑片P向B（選填“A”或“B”）端移動，使電壓表的示數(shù)為2.5V．
（4）小葉同學(xué)移動滑片P，記下多組對應(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，根據(jù)圖象信息，可計算出小燈泡的額定動率是0.5W．
（5）另外一組小勇同學(xué)連好電路，準備實驗，發(fā)現(xiàn)電壓表已損壞，他想了想，沒有電壓表，也能夠完成此實驗，請你在下面寫出實驗步驟（用字母表示測出的物理量）和燈泡額定功率的表達式（不考慮溫度對電阻的影響）．步驟：①如下連接電路；
②將S打到a，燈泡與定值電阻并聯(lián)，電流表測定值電阻的電流，調(diào)節(jié)滑片P，使電流表示數(shù)I₁=$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$；
保持滑動變阻器滑片的位置不變，S₁與b相連，記下電流表示數(shù)I₂；
表達式推導(dǎo)：在開關(guān)轉(zhuǎn)換過程中，滑片位置不動，電路連接關(guān)系不變，各電阻的電壓不變，燈始終正常發(fā)光，通過定值電阻的電流不變，
由并聯(lián)電路電流的規(guī)律，小燈泡的額定電流為I=I₂-I₁；
表達式：P_L=2.5V×（I₂-$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$）；．

Answer 1

分析 （1）（2）為保護電路，連接電路時，開關(guān)要斷開；且滑片移動到阻值最大處；
（3）由圖中電壓表小量程讀數(shù)，比較與2.5V大小，根據(jù)分壓原理確定滑片移動 的方向；認清電流表小量程的分度值讀數(shù)，根據(jù)P=UI求燈的額定功率；
（4）根據(jù)圖找出額定電壓下的電流，根據(jù)P=UI求燈的額定功率；
（5）測量燈的額定功率，沒有電壓表，定值電阻與電流表（串聯(lián)）起到測量電壓的作用，再與燈并聯(lián)，增加一個單刀雙擲開關(guān)，
先使電流表測通過定值電阻的電流，滑動P，使通過定值電阻的電流為I₁=$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$；
根據(jù)并聯(lián)電路電壓的規(guī)律，此時燈正常發(fā)光，保持滑片的位置不動，再通過開關(guān)的轉(zhuǎn)換測出燈與定值并聯(lián)的電流I₂，根據(jù)并聯(lián)電路電流的規(guī)律得出燈泡的電流，從而根據(jù)P_L=U_LI_L得出燈泡的功率．

解答 解：（1）（2）連接電路時，開關(guān)要斷開；且滑片移動到阻值最大處即A端；
（3）圖中電壓表選用小量程，分度值為0.1V，示數(shù)為2.2V；小于燈的額定電壓2.5V，所以應(yīng)增大燈的電壓，減小變阻器的電壓，根據(jù)分壓原理可知，應(yīng)減小變阻器連入電路中的電阻大小，所以，應(yīng)將滑片向B移動，直至燈泡兩端電壓為額定電壓；
（4）由圖丙知，燈在額定電壓下的電流為0.2A，燈泡的額定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
（5）步驟：
①電路圖如下：

②將S打到a，燈泡與定值電阻并聯(lián)，電流表測定值電阻的電流，調(diào)節(jié)滑片P，使電流表示數(shù)I₁=$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$；
保持滑動變阻器滑片的位置不變，S₁與b相連，記下電流表示數(shù)I₂（為干路電流）；
表達式推導(dǎo)：在開關(guān)轉(zhuǎn)換過程中，滑片位置不動，電路連接關(guān)系不變，各電阻的電壓不變，燈始終正常發(fā)光，通過定值電阻的電流不變，
由并聯(lián)電路電流的規(guī)律，小燈泡的額定電流為I_L=I₂-I₁=I₂-$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$；
表達式：燈泡的額定功率P_L=U_LI_L=2.5V×（I₂-$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$）；
故答案為：（1）斷開；
（2）A；
（3）2.2；B；
（4）0.5；
（5）步驟：①如上連接電路；
②見解答；
表達式：P_L=2.5V×（I₂-$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$）．

點評 本題測量小燈泡的額定功率，考查實驗注意事項、常見故障的分析、操作過程、功率的計算，設(shè)計實驗方案的能力等知識，是中考的熱點問題，難度較大．