Question

10．小明利用如圖所示的電路來(lái)測(cè)量小燈泡額定功率，電源電壓為4.5V，小燈泡的額定電壓為2.5V．

（1）將圖1中的電路連接完整（要求滑片向左移動(dòng)時(shí)電流表的示數(shù)變大）．
（2）連接電路時(shí)開(kāi)關(guān)應(yīng)斷開(kāi)．
（3）閉合開(kāi)關(guān)后燈泡不亮，電流表和電壓表都沒(méi)示數(shù)，原因可能是滑動(dòng)變阻器斷路．
（4）排除故障后，滑片移到某一位置時(shí)電壓表示數(shù)如圖2，要測(cè)小燈泡的額定功率，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值變�。ㄌ睢按蟆被颉靶　保�．當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時(shí)，電流表的示數(shù)如圖3，則小燈泡的額定功率為0.75W．
（5）小紅實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)桌上沒(méi)有電流表，卻多了一個(gè)滑動(dòng)變阻器R₀（最大阻值用R₀表示），她設(shè)計(jì)如圖4示電路，測(cè)出了額定電壓=2.5V的燈泡的額定功率，補(bǔ)全下列步驟．
①閉合開(kāi)關(guān)，先調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R₀的滑片到最左端，再調(diào)節(jié)另一滑動(dòng)變阻器的滑片，直到電壓表示數(shù)為U₀（2.5V）時(shí)為止；
②將R₀的滑片滑到最右端，讀出這時(shí)電壓表的示數(shù)為U；
③小燈泡的額定功率表達(dá)式P=$\frac{{U}_{0}（U-{U}_{0}）}{{R}_{0}}$．

Answer 1

分析 （1）滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，滑片向左移動(dòng)時(shí)電流表的示數(shù)變大，變阻器的阻值應(yīng)該變�。�
（2）連接電路時(shí)，開(kāi)關(guān)應(yīng)該斷開(kāi)；
（3）電流表、電壓表均無(wú)示數(shù)，說(shuō)明電路斷路；
（4）根據(jù)圖2讀出電壓表的示數(shù)，若燈泡兩端的電壓低于額定電壓，則應(yīng)減小滑動(dòng)變阻器的阻值，使其正常發(fā)光；
讀出電流表的示數(shù)，根據(jù)P=UI計(jì)算出電功率的值；
（5）由電路圖可知，R₀的滑片位于左端時(shí)，電壓表測(cè)燈泡兩端的電壓，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R使電壓表的示數(shù)為2.5V，然后保持R接入電路中的電阻不變，調(diào)節(jié)R₀的滑片使其接入電路中的電阻最大，電壓表測(cè)燈泡和R₀兩端的電壓之和，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出R₀兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出電路中的電流，根據(jù)P=UI求出燈泡的額定功率．

解答 解：（1）將變阻器串聯(lián)在電路中，滑片向左移動(dòng)時(shí)電流表的示數(shù)變大，變阻器的阻值應(yīng)該變小，所以變阻器的下面應(yīng)連接左邊的A接線柱，如圖所示：

（2）為防止短路現(xiàn)象發(fā)生，連接電路時(shí)開(kāi)關(guān)應(yīng)斷開(kāi)；
（3）閉合開(kāi)關(guān)后燈泡不亮，電流表和電壓表都沒(méi)示數(shù)，則說(shuō)明電路有斷路處，可能是滑動(dòng)變阻器斷路；
（4）由圖2知，電壓表的量程為0～3V，分度值為0.1V，示數(shù)為1.8V，小于額定電壓2.5V，所以此時(shí)應(yīng)該減小滑動(dòng)變阻器的阻值，將滑片向左滑動(dòng)；
由圖3知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.3A，則燈泡的額定功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75W；
（5）①閉合開(kāi)關(guān)，先調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R₀的滑片到最左端，再調(diào)節(jié)另一滑動(dòng)變阻器的滑片，直到電壓表示數(shù)為2.5V時(shí)為止；
②接著調(diào)節(jié)變阻器R₀的滑片到最右端，讀出這時(shí)電壓表的示數(shù)為U；
③因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，所以，R₀兩端的電壓U_R0=U-U₀，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，電路中的電流I=$\frac{{U}_{{R}_{0}}}{{R}_{0}}$=$\frac{U-{U}_{0}}{{R}_{0}}$，
小燈光的額定功率P=U₀I=$\frac{{U}_{0}（U-{U}_{0}）}{{R}_{0}}$．
故答案為：（1）見(jiàn)上圖；（2）斷開(kāi)；（3）斷路；（4）��；0.75；（5）①電壓表示數(shù)為U₀（2.5V）；③$\frac{{U}_{0}（U-{U}_{0}）}{{R}_{0}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查電功率的測(cè)量，考查了電路中應(yīng)注意的問(wèn)題，電路故障的分析、滑動(dòng)變阻器的使用及額定功率的測(cè)量方法，（5）是本題的難點(diǎn)，關(guān)鍵是會(huì)利用串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)通過(guò)已知最大值的滑動(dòng)變阻器與電流表組合巧妙測(cè)量燈泡電壓．