Question

4．在“測量小燈泡額定功率”實(shí)驗(yàn)中，小燈泡的額定電壓U_額=2.5V．
（1）圖甲是測量小燈泡額定功率的實(shí)物電路圖，圖中有一根線連接錯(cuò)誤，請?jiān)谶@根線上打“×”，并在圖中改正．

（2）閉合開關(guān)前，滑片P應(yīng)位于B（選填“A”或“B”）端．
（3）閉合開關(guān)，移動(dòng)滑片P直到電壓表示數(shù)為2.5V，此時(shí)電流表示數(shù)如圖乙所示，則小燈泡的額定功率為0.65W．
（4）小華設(shè)計(jì)了如圖丙所示的電路也完成了該實(shí)驗(yàn)，請完成下列填空（電源電壓不變，R₁和R₂為滑動(dòng)變阻器，R₂的最大電阻為R₀）．
①只閉合開關(guān)S、S₁，調(diào)節(jié)R₂，使電壓表的示數(shù)為2.5V；
②只閉合開關(guān)S、S₂，調(diào)節(jié)R₁，使電壓表的示數(shù)仍為2.5V；
③接著將R₂的滑片P調(diào)至最左端，記下電壓表的示數(shù)為U₁；再將R₂的滑片P調(diào)至最右端，記下電壓表的示數(shù)為U₂，則小燈泡額定功率的表達(dá)式P_額=$\frac{{{U}_{額}}^{2}（{U}_{1}-{U}_{2}）}{{U}_{2}{R}_{0}}$（用U_額、R₀、U₁、U₂表示）．

Answer 1

分析 （1）分析電路圖可知，電壓表也串聯(lián)在電路中，故此時(shí)沒有電流通過；要想有電流通過，必須是燈泡與電流表串聯(lián)，電壓表與燈泡并聯(lián)；
（2）電路閉合前，滑動(dòng)變阻器滑片應(yīng)位于阻值最大處；
（3）額定電壓下燈泡的實(shí)際功率和額定功率相等，根據(jù)電流表的量程和分度值讀出示數(shù)，根據(jù)P=UI求出燈泡的額定功率；
（4）①只閉合小燈泡所在支路，通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R₂使燈泡兩端電壓為額定電壓，即2.5V；
②只閉合R₁所在支路，通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R₁使R₁兩端電壓為小燈泡的額定電壓，即2.5V；
③將R₂的滑片P調(diào)至最左端，記下電壓表的示數(shù)為U₁；再將R₂的滑片P調(diào)至最右端，記下電壓表的示數(shù)為U₂，根據(jù)串聯(lián)分壓的原理求出R₁的大小，即小燈泡電阻的大小，再利用P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出小燈泡額定功率．

解答 解：
（1）分析實(shí)物圖可知，此時(shí)燈泡與電流表并聯(lián)后又與電壓表串聯(lián)，故此時(shí)沒有電流通過，小燈泡不發(fā)光，電壓表測的是電源電壓約為3V；
為讓燈泡與電流表串聯(lián)，電壓表測燈泡兩端電壓，將小燈泡右側(cè)連線改接到電壓表左側(cè)，如下圖：

（2）為了保護(hù)電路，開關(guān)閉合前，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)為于阻值最大處，即B端；
（3）圖（乙）中，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.26A，
則燈泡的額定功率P=UI=2.5V×0.26A=0.65W；
（4））①只閉合小燈泡所在支路，即閉合S、S₁，通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R₂使燈泡兩端電壓為額定電壓，即2.5V；
②利用等效替代的方法，只閉合R₁所在支路，即閉合S、S₂，通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R₁使R₁兩端電壓為小燈泡的額定電壓，即2.5V，此時(shí)R₁=R_L；
③將R₂的滑片P調(diào)至最左端，記下電壓表的示數(shù)為U₁；再將R₂的滑片P調(diào)至最右端，記下電壓表的示數(shù)為U₂，根據(jù)串聯(lián)分壓的原理：$\frac{{U}_{1}-{U}_{2}}{{R}_{0}}$=$\frac{{U}_{2}}{{R}_{1}}$，解得，R₁=$\frac{{U}_{2}{R}_{0}}{{U}_{1}-{U}_{2}}$；
小燈泡額定功率的表達(dá)式P_額=$\frac{{{U}_{額}}^{2}}{{R}_{L}}$=$\frac{{{U}_{額}}^{2}}{{R}_{1}}$=$\frac{{{U}_{額}}^{2}}{\frac{{U}_{2}{R}_{0}}{{U}_{1}-{U}_{2}}}$=$\frac{{{U}_{額}}^{2}（{U}_{1}-{U}_{2}）}{{U}_{2}{R}_{0}}$
故答案為：（1）如上圖；（2）B；（3）0.65；（4）①S、S₁；②S、S₂；R₁；③$\frac{{{U}_{額}}^{2}（{U}_{1}-{U}_{2}）}{{U}_{2}{R}_{0}}$．

點(diǎn)評 本題考查了實(shí)物電路圖的連接和電路故障的判斷、電流表的讀數(shù)以及額定功率的計(jì)算，會(huì)確定電壓表的量程是關(guān)鍵；利用等效替代法求電阻是本題的難點(diǎn)，要細(xì)心體會(huì)．