Question

1．在“測量小燈泡的額定功率”實驗中，已連接的部分電路如圖甲所示，圖中電源電壓恒定，小燈泡上只能看到“2.5V”字樣．
（1）用筆畫線代替導線把實物圖連接完整，要求滑動變阻器的滑片向右移動時燈泡變亮．
（2）該同學按正確順序操作閉合開關后，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，但電路表、電壓表均有示數(shù)，接下來他首先應進行的操作是C．
A．檢查電路是否斷路 B．更換小燈泡 C．移動滑動變阻器的滑片，觀察小燈泡是否發(fā)光
（3）當變阻器滑片移到圖示的位置時，電壓表的示數(shù)為2.0V，接著應將滑片向右移動，直到燈泡兩端電壓為額定電壓，此時電流表的示數(shù)如圖乙所示，則燈泡的額定功率為0.5W．
（4）實驗時某小組學生發(fā)現(xiàn)電流表損壞，他們想設計一個不用電流表測定小燈泡額定功率的實驗，于是向老師要了一個阻值為R₀的定值電阻，借助原有的實驗器材，設計了如圖丙所示的電路，請完成下列實驗步驟．
①將電壓表與燈泡并聯(lián)，閉合開關，移動滑動變阻器的滑片使電壓表兩端的電壓為2.5V；
②保持滑片的位置不動，將電壓表改接在電阻R₀兩端，讀出電壓表示數(shù)U₀；
③寫出燈泡額定功率的表達式P_額=2.5V×$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$．（用已知量和測量量表示）．

Answer 1

分析 （1）由燈的額定電壓確定電壓表的量程，并聯(lián)在燈的兩端；根據(jù)滑動變阻器的滑片向右移動時燈泡變亮將變阻器連入電路中；
（2）閉合開關前，滑動變阻器連入電路中的電流最大，據(jù)此作答；
（3）比較電壓表示與額定電壓的大小，確定滑片移動的方向，根據(jù)圖乙電流表小量程讀數(shù)，根據(jù)P=UI求燈的額定功率；
（4）題中沒有電流表，所以電壓表與定值電阻應起到電流表的作用．移動滑片使燈正常發(fā)光，保持滑片的位置不動，將電壓表改接在定值電阻的兩端，記下此時電壓表示數(shù)U₀，根據(jù)歐姆定律可求出電路中的電流大小I_額，根據(jù)P_額=U_額I_額寫出額定功率的表達式．

解答 解：（1）燈的額定電壓來2.5V，所以電壓表選用小量程，并聯(lián)在燈的兩端，因要求動變阻器的滑片向右移動時燈泡變亮，即滑片右移動時電流變大，電路 中電流減小，所以滑片以右電阻絲連入電路中，如下圖所示；

（2）閉合開關后，電路表、電壓表均有示數(shù)，說明電路連通；電流表、電壓表均正常；小燈泡不亮，說明電路中的電流小，因連接電路時，變阻器連入電路中的電阻最大，接下來他首先應進行的操作是：移動滑動變阻器的滑片，觀察小燈泡是否發(fā)光；
（3）電壓阻表示數(shù)為2.2V小于燈的額定電壓2.5V，要使燈正常發(fā)光，應增大燈的電壓減小變阻器的電壓，根據(jù)分壓原理，應減小變阻器連入電路中的電阻大小，所以滑片向右移動，直到電壓表示數(shù)為2.5V；
圖乙中，電流表小量程分度值為0.02A，示數(shù)為0.2A，則燈的額定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
（4）②保持滑片的位置不動，將電壓表改接在電阻R₀兩端，讀出電壓表示數(shù)U₀；
因燈仍正常工作，通過定值電阻的電流即燈正常發(fā)光時的電流大小I=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$，
燈的額定功率P_額=U_額I_額=2.5V×$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$．
故答案為：（1）如上圖所示；
（2）C；
（3）右；0.5；
（4）②保持滑片的位置不動，將電壓表改接在電阻R₀兩端，讀出電壓表示數(shù)U₀；
③2.5V×$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$．

點評 本題測量小燈泡的電功率，考查電路的連接、操作過程、額定功率的計算及在缺少電流表的情況下通過電壓表的拆接測額定功率的方法，難度一般．