Question

12．在“測量小燈泡的額定電功率”實驗中，已知被測燈泡的額定電壓為2.5V，請回答．

（1）如圖1所述的實物圖有一條導(dǎo)線連錯，請在錯誤的導(dǎo)線上畫“×”，同時補畫出正確的連線．
（2）電路改正后，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片到某一位置，電壓表的示數(shù)如圖2甲所示，此時電壓表的示數(shù)為2.2V，繼續(xù)調(diào)節(jié)滑片使小燈泡正常發(fā)光后，電流表的示數(shù)如圖2乙所示，則小燈泡的額定電功率為1.25W．
（3）某一實驗小組在無電流表的情況下，老師又給他們補充了一個已知電阻R₀和兩個開關(guān)（選用），請你幫助他們小組設(shè)計新的測量方案（電壓表的使用可拆卸、不拆卸均可）所涉及的電路圖：
簡要實驗步驟：①閉合開關(guān)S和S₁，調(diào)節(jié)滑片，使電壓表示數(shù)為2.5V；②斷開S₁再閉合S₂，滑片不動，直接讀出電壓表示數(shù)為U（用相應(yīng)字母表示所測出的量），小燈泡額定功率表達式：P_電=$\frac{2.5V（U-2.5V）}{{R}_{0}}$．

Answer 1

分析 （1）測量小燈泡的額定電功率時，電壓表測量燈泡兩端電壓，電流表測量電路電流，根據(jù)燈泡的額定電壓確定電壓表的量程；滑動變阻器按一上一下原則接線，據(jù)此分析實物圖中的連接錯誤；
（2）根據(jù)圖2中電壓表和電流表的量程、分度值以及指針的位置讀出電壓表和電流表的示數(shù)，然后根據(jù)P=UI求出燈泡的額定功率；
（3）沒有電流表，只有電壓表，使已知電阻R₀與燈泡串聯(lián)，間接求燈泡正常工作時的電流．
滑動變阻器與燈泡串聯(lián)，使燈泡正常工作，電壓表與燈泡并聯(lián)，使電壓表示數(shù)為燈泡額定電壓2.5V；再通過開關(guān)閉合與斷開，使電壓表與燈泡和已知電阻并聯(lián)，滑動變阻器滑片位置不動，測兩者的總電壓，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的特點和歐姆定律求出燈泡的額定電流，最后根據(jù)P=UI計算燈泡額定功率．

解答 解：（1）根據(jù)題意可知，燈泡的額定電壓為2.5V，因此電壓表的量程選擇0～3V；
根據(jù)實物圖可知，電壓表沒有并聯(lián)在燈泡兩端，并且電壓表的量程選擇錯誤，正確連接如下圖所示：

（2）根據(jù)圖2可知，電壓表量程為0～3V，分度值為0.1V，示數(shù)為2.2V；
電流表量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.5A；
則燈泡的額定功率：P=UI=2.5V×0.5V=1.25W；
（3）使燈泡與電阻R₀、滑動變阻器串聯(lián)，開關(guān)S控制整個電路，通過開關(guān)S₁、S₂不同狀態(tài)可使電壓表測量燈泡兩端電壓以及燈泡和定值電阻兩端電壓；電路圖如下圖所示：
  
實驗步驟：①閉合開關(guān)S和S₁，調(diào)節(jié)滑片，使電壓表示數(shù)為2.5V；
②斷開S₁再閉合S₂，滑片不動，直接讀出電壓表示數(shù)為U；
此時電路中電流I=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$=$\frac{U-2.5V}{{R}_{0}}$，
小燈泡額定功率表達式：
P_額=U_額I=2.5V×$\frac{U-2.5V}{{R}_{0}}$=$\frac{2.5V（U-2.5V）}{{R}_{0}}$．
故答案為：（2）2.2；1.25；
（3）如圖所示；
①閉合開關(guān)S和S₁，調(diào)節(jié)滑片，使電壓表示數(shù)為2.5V；②斷開S₁再閉合S₂，滑片不動，直接讀出電壓表示數(shù)為U；
$\frac{2.5V（U-2.5V）}{{R}_{0}}$．

點評 本題考查了連接實物電路圖、電流表和電壓表的讀數(shù)、額定功率的計算、實驗設(shè)計等；對電表讀數(shù)時要先確定其量程與分度值，然后再讀數(shù)，讀數(shù)時視線要與電表刻度線垂直；最后一問：實驗設(shè)計是本題的難點，知道實驗原理、應(yīng)用串聯(lián)電路特點與歐姆定律即可正確解題．