Question

13．在測量小燈泡正常發(fā)光時的電功率的實驗中，提供的器材有：數(shù)控電源、標有“2.5V”的小燈 泡、滑動變阻器 R、電阻箱 R0[可在 0～999.9（900+90+9+0.9）Ω調(diào)節(jié)阻值]、電流表、電壓 表、開關(guān)及導線若干．

（1）琳琳按圖甲電路圖正確連接電路，閉合開關(guān)，燈泡不亮，此時電壓表示數(shù)為 0.1V，電流表 示數(shù)為 0.04A，則小燈泡電阻為2.5Ω，他下一步的正確操作是向左移動滑動變阻器滑片P，增大電流和電壓，觀察燈泡的亮度；
（2）實驗中，電流表出了故障，同組的玥玥又找來兩個開關(guān) S₂、S₁ 和一個電阻箱 R₀ 設計了圖乙 所示的電路． ①正確連接電路后，將電阻箱阻值調(diào)到最大值．
②閉合開關(guān) S₁ 和 S₃，斷開 S₂，當電阻箱的旋鈕調(diào)到圖丙所示位置時，燈泡恰好正常發(fā)光，則電阻箱接入電路的阻值 R₀=17.5?．此時，電壓表的示數(shù)為 2.5V，小燈泡正常發(fā)光，其額定功率為2.5W．
③接著斷開 S₃，閉合 S₁ 和 S₂，此時電壓表示數(shù)為20V．

Answer 1

分析 （1）燈泡的亮度是由其實際功率決定的，由分析燈泡不亮的原因；根據(jù)R=$\frac{U}{I}$計算電阻；
（2）②根據(jù)圖丙讀出電阻箱接入電路的阻值；根據(jù)串聯(lián)電路特點和歐姆定律計算燈泡正常發(fā)光的電流，由P=UI計算燈泡的額定功率；
③斷開S₃，閉合S₁和S₂，此時電壓表示數(shù)為電源電壓．

解答 解：（1）由圖甲知，電壓表測燈泡兩端電壓，電流表測通過燈泡的電流，電壓表示數(shù)為0.1V，電流表示數(shù)為0.04A，燈泡的電阻為R=$\frac{U}{I}$=$\frac{0.1V}{0.04A}$=2.5Ω；此時燈泡實際功率：P_實=U_實I_實=0.1V×0.04A=0.004W，由于燈泡實際功率太小，所以燈泡不亮；所以接下來的操作是移動變阻器滑片P，增大電流和電壓，觀察燈泡的亮度；
（2）②電阻箱接入電路的阻值R₀=17.5Ω；閉合開關(guān)S₁，將開關(guān)S₂撥至“2”位置，電壓表測燈泡兩端電壓，
由圖丙可知，燈泡恰好正常發(fā)光，則電阻箱接入電路的阻值R₀=0×100Ω+1×10Ω+7×1Ω+5×0.1Ω=17.5Ω；
閉合S₁和S₃，斷開S₂，電壓表測L兩端電壓，此時電壓表示數(shù)為2.5V，
已知R_L=2.5Ω，此時電路中電流：I=I_L=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{2.5V}{2.5Ω}$，
則燈泡額定功率：P_L=U_額I_L=2.5V×$\frac{2.5V}{2.5Ω}$=2.5W；
③斷開S₃，閉合S₁和S₂，此時電壓表示數(shù)為電源電壓，
由②可得，電壓表示數(shù)為，U=U_L+U_R0=U_L+IR₀=U_L+$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$×R₀=2.5V+$\frac{2.5V}{2.5Ω}$×17.5Ω=20V．
故答案為：（1）2.5；  向左移動滑動變阻器滑片P，增大電流和電壓，觀察燈泡的亮度；（2）17.5；2.5；20．

點評 本題是測燈泡額定功率的實驗，考查了電路故障、電阻箱讀數(shù)、串聯(lián)電路特點和歐姆定律應用、功率的計算等，綜合性強．