Question

18．小偉和小梁用如圖所示的電路“測量小燈泡的電功率”的實驗，小燈泡上標有“2.5V”的字樣，燈絲阻值約為10Ω．

（1）請用筆畫線代替導線，將圖1（甲）所示的實物連接成實驗電路．
（2）小偉正確連接電路并檢查無誤后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，立刻要求老師更換燈泡．他的做法欠妥，正確的做法應(yīng)該是：將滑片向左移動，觀察燈是否發(fā)光．
（3）解決了上述問題后，小偉眼看電壓（選填“電壓”或“電流”）表調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使燈泡正常發(fā)光，此時電流表的讀數(shù)如圖1乙所示，則燈泡的額定功率為0.8W．
（4）完成上述實驗后，小梁設(shè)計了如圖2所示的電路，也測出了燈泡的額定功率．已知R₀=25Ω，請完成下列實驗步驟：
①閉合開關(guān)S₁，斷開S₂，移動滑片，使電流表的示數(shù)為$\frac{2.5}{{R}_{0}}$A；
②再將開關(guān)S₂閉合，S₁斷開，保持滑片的位置不動，讀出電流表的示數(shù)I；
③燈泡額定功率的表達式為P_額=2.5×（I-$\frac{2.5}{{R}_{0}}$）（用已知量和測量量表示，不需要帶單位）．

Answer 1

分析 （1）小燈泡上標有“2.5V”的字樣，燈絲阻值約為10Ω，由歐姆定律求出燈的額定電流確定電流表選用的量程串聯(lián)在電路中，變阻器按一下一上接入電路中；
（2）為保護電路，閉合開關(guān)前，變阻器連入電路中的電阻最大，此時電路中電流較小，燈的功率過小，燈不亮，據(jù)此分析；
（3）燈在額定電壓下正常發(fā)光，小偉眼看電壓表，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）在沒有電壓表的情況下，電流表和定值電阻應(yīng)起到測量電壓的作用，先使燈正常發(fā)光，根據(jù)并聯(lián)電路電壓的規(guī)律，故閉合開關(guān)S₁，斷開S₂，移動滑片，使電流表的示數(shù)為$\frac{2.5}{{R}_{0}}$A；在滑片不動的情況一，通過開關(guān)的轉(zhuǎn)換
使燈與R₀并聯(lián)，電流表測干路電流，因在開關(guān)轉(zhuǎn)換的過程中，電路的連接沒有改變，各電阻大小和通過的電流不變，燈仍正常發(fā)光，根據(jù)并聯(lián)電路電流的規(guī)律，寫通過燈的額定電流為，根據(jù)P=UI得出燈泡額定功率的表達式．

解答 解：（1）小燈泡上標有“2.5V”的字樣，燈絲阻值約為10Ω，由歐姆定律，燈的額定電流約為：
I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，電流表選用小量程串聯(lián)在電路中，變阻器按一下一上接入電路中，如下所示：

（2）為保護電路，閉合開關(guān)前，變阻器連入電路中的電阻最大，此時電路中電流較小，燈的功率過小，燈不亮，故小偉立刻要求老師更換燈泡．他的做法欠妥，正確的做法應(yīng)該是：將滑片向左移動，觀察燈是否發(fā)光；
（3）燈在額定電壓下正常發(fā)光，小偉眼看 電壓表調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使燈泡正常發(fā)光，此時電流表的讀數(shù)如圖1乙所示，圖中電流表選用小量程，分度值為0.02A，示數(shù)0.32A，則燈泡的額定功率為：
P_L=U_LI_L=.2.5V×0.32A=0.8W；
（4）步驟：
①閉合開關(guān)S₁，斷開S₂，移動滑片，使電流表的示數(shù)為$\frac{2.5}{{R}_{0}}$A；
②再將開關(guān)S₂閉合，S₁斷開，保持滑片的位置不動，讀出電流表的示數(shù)I；
③在②中，燈與R₀并聯(lián)，電流表測干路電流，因在開關(guān)轉(zhuǎn)換的過程中，電路的連接沒有改變，各電阻大小和通過的電流不變，燈仍正常發(fā)光，根據(jù)并聯(lián)電路電流的規(guī)律，通過燈的額定電流為：
I-$\frac{2.5}{{R}_{0}}$；燈泡額定功率的表達式為：
P_額=2.5×（I-$\frac{2.5}{{R}_{0}}$）．
故答案為：（1）如上所示；（2）將滑片向左移動，觀察燈是否發(fā)光；（3）電壓；0.8；（4）①$\frac{2.5}{{R}_{0}}$；
③2.5×（I-$\frac{2.5}{{R}_{0}}$）．

點評 本題測量小燈泡的電功率，考查電路的連接、反常現(xiàn)象的分析、操作過程、額定功率的計算及設(shè)計實驗方案測額定功率的能力．