Question

8．小明利用如圖所示電路圖，測量額定電壓為2.5V的小燈泡的額定功率P_額．（小燈泡電阻約10Ω）

（1）連接電路時(shí)開關(guān)應(yīng)斷開．
（2）小明同學(xué)閉合開關(guān)，移動(dòng)滑片P到某一點(diǎn)時(shí)，電壓表示數(shù)為2.2V，他應(yīng)將圖甲中滑片P向左（選填“左”、“右”）端移動(dòng)，使小燈泡正常發(fā)光，此時(shí)（如圖乙）電流表的讀數(shù)為0.2A，小燈泡額定功率P_額是0.5W．
小紅利用電壓表和阻值為R₀的定值電阻，測量額定電壓為2.5V的小燈泡L正常發(fā)光時(shí)的電阻R_t．她選擇了滿足實(shí)驗(yàn)要求的實(shí)驗(yàn)器材，并連接了部分實(shí)驗(yàn)電路，如圖丙所示．
（3）為了測量出R_t的阻值，請(qǐng)只添加兩條導(dǎo)線完成如圖丙所示的實(shí)驗(yàn)電路的連接；
（4）請(qǐng)把小紅的實(shí)驗(yàn)步驟補(bǔ)充完整．
①斷開開關(guān)S₂、閉合開關(guān)S₁、S₃，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P，使電壓表示數(shù)為2.5V；
②保持滑動(dòng)變阻器的滑片位置不變；斷開開關(guān)S₃，記錄電壓表的示數(shù)為U；
③燈泡的電阻表達(dá)式：R_t=$\frac{2.5V×{R}_{0}}{U-2.5V}$．（請(qǐng)用R₀和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表示）

Answer 1

分析 （1）連接電路時(shí)，開關(guān)必須處于斷開狀態(tài)；
（2）電壓表的示數(shù)小于燈泡的額定電壓，要測燈泡的額定電壓應(yīng)減小變阻器接入電路中的電阻、增大電路中的電流，直到電壓表的示數(shù)和燈泡的額定電壓相等；根據(jù)電流表的量程和分度值讀出示數(shù)，利用P=UI求出小燈泡的額定功率；
（3）使電壓表能夠分別測量燈泡兩端的電壓和電路的總電壓；
（4）①當(dāng)燈泡兩端電壓為額定電壓時(shí)，燈泡正常發(fā)光；
③根據(jù)串聯(lián)電路電壓的特點(diǎn)和歐姆定律表示出燈泡電阻的表達(dá)式．

解答 解：（1）連接電路時(shí)，開關(guān)必須處于斷開狀態(tài)；
（2）電壓表的示數(shù)2.2V小于燈泡的額定電壓2.5V，要使燈泡正常發(fā)光，需使電壓表的示數(shù)為2.5V，因此需減小滑動(dòng)變阻器兩端電壓，即減小滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，故將滑片向左移動(dòng)；
根據(jù)圖乙可知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.2A；
則燈泡的額定功率：P_額=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
（3）要使電壓表能夠分別測量燈泡兩端的電壓和電路的總電壓；則需使開關(guān)S₃的左接線柱與燈泡的右接線柱相連，開關(guān)S₃的右接線柱與開關(guān)S₂的左接線柱相連，如下圖所示：

（4）①當(dāng)燈泡兩端電壓為額定電壓時(shí)，燈泡正常發(fā)光，因此當(dāng)斷開開關(guān)S₂、閉合開關(guān)S₁、S₃時(shí)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P，使電壓表的示數(shù)為2.5V；
②保持滑動(dòng)變阻器的滑片位置不變；斷開開關(guān)S₃，記錄電壓表的示數(shù)為U；
③因?yàn)榇��?lián)電路兩端電壓等于各部分電壓之和，所以燈泡兩端電壓：U_L=U-2.5V；
由I=$\frac{U}{R}$可得，燈泡的電阻表達(dá)式：R_t=$\frac{2.5V×{R}_{0}}{U-2.5V}$．
故答案為：（1）斷開；（2）左；0.2；0.5；（4）①電壓表示數(shù)為2.5V；③$\frac{2.5V×{R}_{0}}{U-2.5V}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)物連接的注意事項(xiàng)、串聯(lián)電路分壓的特點(diǎn)、電流表讀數(shù)、額定功率的計(jì)算以及在沒有電流表，利用電壓表和定值電阻以及其他元件測量電阻的阻值時(shí)實(shí)驗(yàn)的測量方法，一般是設(shè)計(jì)成串聯(lián)電路，找電流相等列等式求出被測電阻．