Question

17．小亮同學做測定“小燈泡的額定電功率”實驗時所用器材有電壓為6V的電源、額定電壓為2.5V的小燈泡（小燈泡的額定功率小于1W）、滑動變阻器（50Ω1A）、以及符合實驗要求的電表、開關(guān)和導線．如圖（甲）是小亮同學沒有連接完整的電路．

（1）本實驗的實驗原理是P=UI．
（2）請你用筆畫線代替導線，將圖（甲）所示的電路連接完整．
（3）小亮同學排除故障后閉合開關(guān)，移動滑動變阻器滑片P，同時，眼睛應注視B（選填序號）．
A．小燈泡亮度           B．電壓表示數(shù)     C．電流表示數(shù)           D．滑動變阻器滑片
（4）小亮同學移動滑動變阻器滑片P到某處時，電壓表的示數(shù)為2.2V，要測量小燈泡的額定功率時，應將滑片P向B端移動（選填“A”或“B“）．當小燈泡正常發(fā)光時，電流表示數(shù)如圖（乙）所示，則小燈泡的額定功率是0.5W，此時小燈泡的電阻是12.5Ω．該實驗中滑動變阻器除了保護電路外，還有改變燈泡兩端的電壓和電路中的電流的作用．
（5）小亮利用該電路探究電流跟電阻的關(guān)系，他將小燈泡換成多個定值電阻R，保持電壓表示數(shù)始終為如圖（丙）所示，多次更換阻值不同的定值電阻R，并記錄各次電流表的示數(shù)，若不更換其他器材，為了能夠完成實驗，更換的電阻阻值不能夠大于25Ω．

Answer 1

分析 （1）測量功率的原理P=UI；
（2）根據(jù)P=UI求出小燈泡的額定電流的最大值，據(jù)此選擇出電流表的量程，并使電流表與小燈泡串聯(lián)；
（3）小燈泡兩端的電壓等于額定電壓時，小燈泡才會正常發(fā)光，此時的實際功率等于額定功率；
（4）當電壓等于燈泡額定電壓燈泡正常發(fā)光，根據(jù)電路圖確定滑片移動方向；
由圖示電流表確定電流表量程與分度值，讀出電流表示數(shù)，由P=UI求出燈泡額定功率，由R=$\frac{U}{I}$求出小燈泡的電阻；實驗中，滑動變阻器除保護電路外，還可以改變改變燈泡兩端的電壓和電路中的電流．
（5）先根據(jù)電壓表的量程、分度值以及指針的位置讀出電壓表的示數(shù)；然后根據(jù)串聯(lián)電路的電阻與電壓的關(guān)系，并結(jié)合滑動變阻器的最大阻值解答．

解答 解：（1）該實驗的實驗原理是：P=UI；
（2）由P=UI可得，燈泡中的電流I=$\frac{P}{U}$=$\frac{1W}{2.5V}$=0.4A＜0.6A，所以電流表的量程選擇0～0.6A的量程；故將電流表0.6A的接線柱與燈泡左接線柱相連，如下圖所示：

（3）閉合開關(guān)，移動滑動變阻器滑片P，眼睛應注視電壓表的示數(shù)，使燈泡兩端電壓等于燈泡額定電壓為止；
（4）電壓表示數(shù)為2.2V小于燈泡的額定電壓2.5V，要使燈泡正常發(fā)光，需要減小滑動變阻器分擔的電壓，應向B移動滑片，使滑動變阻器接入電路的阻值變小，使電壓表示數(shù)增大，當電壓表示數(shù)等于燈泡額定電壓2.5V時，燈泡正常發(fā)光；
由乙可知，電流表量程是0～0.6A，分度值是0.02A，電流表示數(shù)是0.2A，燈泡功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
由歐姆定律I=$\frac{U}{R}$得，燈泡電阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.2A}$=12.5Ω；
實驗中，滑動變阻器除保護電路外，還可以改變燈泡兩端的電壓和電路中的電流．
（5）根據(jù)實物圖和圖丙可知，電壓表量程為0～3V，分度值為0.1V，示數(shù)為2V；
在探究電流跟電阻的關(guān)系的實驗中，保持電阻兩端的電壓為2V不變，則根據(jù)串聯(lián)電路的電流相同的特點得：
I_定值=I_滑動，
即：$\frac{{U}_{定值}}{{R}_{定值}}$=$\frac{U-{U}_{定值}}{{R}_{滑}}$，
$\frac{2V}{{R}_{定值}}$=$\frac{6V-2V}{{R}_{滑動}}$，
故R_定值=$\frac{1}{2}$R_滑動，
因為R_滑動≤50Ω，所以R_定值=$\frac{1}{2}$R_滑動≤$\frac{1}{2}$×50Ω=25Ω．
故答案為：
（1）P=UI；
（2）見上圖；
（3）B；
（4）B；0.5；12.5；改變燈泡兩端的電壓和電路中的電流；
（5）25．

點評 本題考查了連接實物電路圖、實驗注意事項、電表讀數(shù)、額定功率的計算以及滑動變阻器的作用等問題；連接實物電路圖時要注意電表量程的選擇以及正負接線柱的接法；對電表讀數(shù)時，要先確定電表量程與分度值，讀數(shù)時視線要與電表刻度線垂直．