Question

5．在“測量小燈泡的功率”的實驗中，小明和小紅使用的器材中小燈泡的規(guī)格不同，其他器材規(guī)格相同，小燈泡的額定電壓可能是“1.5V”、“2V”或“2.8V”，小燈泡額定功率相差不大．
（1）本實驗的原理是P=UI；
（2）如圖甲所示是小明沒有連接完的實物電路，請你用筆畫線代替導(dǎo)線，將實物電路連接完整，要求滑片向右滑動時燈泡變暗．
（3）小明正確連接好電路并將滑動變阻器的滑片放在了最大處，閉合開關(guān)后，記錄了第1組數(shù)據(jù)；當小燈泡正常發(fā)光時記錄了第2組數(shù)據(jù)；當把滑動變阻器的滑片移到一端時，小燈泡剛發(fā)出很強的光后立即熄滅了，此時記錄了第3組數(shù)據(jù)．三組數(shù)據(jù)如表所示，則他們所用的電源電壓為3.0V，滑動變阻器的最大阻值為10Ω，小明所用的小燈泡的額定功率為0.44W．

物理量實驗序號	電壓表示數(shù)/V	電流表示數(shù)/A	小燈泡亮暗程度
1	1.3	0.17	暗
2	2.0	0.22	正常發(fā)光
3	3.0	0	不發(fā)光

（4）小紅實驗時，當她連接后最后一根導(dǎo)線立即看到小燈泡發(fā)出明亮的光，請你幫助小紅找出實驗中兩個操作不當之處：
①連接電路時開關(guān)沒有斷開；
②沒有將變阻器的滑片調(diào)到阻值最大位置．
（5）小紅改正了錯誤操作，連接好了電路，當小紅所選用的小燈泡正常發(fā)光時，電壓表的示數(shù)如圖乙所示，為1.5V．而滑動變阻器的滑片恰好在中點上，此時滑動變阻器連入電路的阻值為5Ω，小紅所選用的小燈泡正常發(fā)光時的電流為0.3A．

Answer 1

分析 （1）測量小燈泡電功率實驗的原理是P=UI；
（2）滑動變阻器按以上一下的原則串聯(lián)在電路中，滑片向右滑動時燈泡變暗說明接入電路中的電阻變大，即左下方接線柱必須接入電路中；
（3）①小燈泡剛發(fā)出很強的光后立即熄滅時電路斷路，電壓表測電源的電壓，根據(jù)電壓表的示數(shù)可知電源的電壓；
②閉合開關(guān)前滑動變阻器處于最大阻值處，由表中數(shù)據(jù)可知燈泡兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出滑動變阻器兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出滑動變阻器的最大阻值；
③燈泡正常發(fā)光時的功率和額定功率相等，根據(jù)P=UI求出其大�。�
（4）為了保護電路，連接電路時開關(guān)要斷開，滑片P置于使連入電阻最大的位置．
（5）根據(jù)電源的電壓確定電壓表的量程，然后根據(jù)分度值讀出圖乙的示數(shù)，小紅和小明使用的器材除燈泡外其它都相同，利用小明的第一次實驗求得滑動變阻器的最大阻值，求得滑片中點時接入電路的電阻和電壓，求得滑動變阻器電流即燈泡電流．

解答 解：（1）本實驗的原理是：P=UI；
（2）滑動變阻器的左下方接線柱與開關(guān)的右接線柱相連，如下圖所示：

（3）①小燈泡剛發(fā)出很強的光后立即熄滅時電路斷路，電壓表測電源的電壓，則電源的電壓為3.0V；
②閉合開關(guān)前滑動變阻器處于最大阻值處，由表中數(shù)據(jù)可知燈泡兩端的電壓U_L=1.3V，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，滑動變阻器兩端的電壓：
U_滑=U-U_L=3.0V-1.3V=1.7V，
由I=$\frac{U}{R}$可得，滑動變阻器的最大阻值：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{1.7V}{0.17A}$=10Ω；
③小明所用的小燈泡的額定功率：
P_額=U_額I_額=2.0V×0.22A=0.44W；
（4）當他連接完最后一根導(dǎo)線，立即看到燈泡發(fā)出明亮的光，說明：①連接電路時開關(guān)沒有斷開，②沒有將變阻器的滑片調(diào)到阻值最大位置；
（5）電源的電壓為3V，則電壓表的量程為0～3V，分度值為0.1V，圖乙的示數(shù)為1.5V，
則滑動變阻器兩端的電壓：
U_滑′=U-U_L′=3.0V-1.5V=1.5V，
此時，滑動變阻器接入電路的電阻：
R_滑′=$\frac{1}{2}$R_滑=$\frac{1}{2}$×10Ω=5Ω，
因串聯(lián)電路電流處處相等，
所以，電路中的電流：
I′=$\frac{{U}_{滑}′}{{R}_{滑}′}$=$\frac{1.5V}{5Ω}$=0.3A．
故答案為：
（1）P=UI；
（2）如上圖所示；
（3）3.0；10；0.44；
（4）①連接電路時開關(guān)沒有斷開；②沒有將變阻器的滑片調(diào)到阻值最大位置；
（5）1.5；5；0.3．

點評 本題的很多已知條件都不是直白的，而是隱含在實驗數(shù)據(jù)中，需認真挖掘：
①通過燈泡兩端電壓超過燈泡額定電壓時，燒壞燈泡，電壓表串聯(lián)在電路中測量電源電壓，獲得電源電壓值；
②通過閉合開關(guān)時，滑動變阻器滑片處于最大阻值處求得滑動變阻器最大電阻；
③通過小紅和小明使用的器材相同，求得小紅實驗時滑動變阻器的電流即燈泡正常工作時的電流．