Question

【題目】小明在“測(cè)量小燈泡的額定功率”實(shí)驗(yàn)中，所用小燈泡上標(biāo)有“2.5V”字樣，滑動(dòng)變阻器標(biāo)有“20 1A”字樣．

（1）請(qǐng)用筆畫(huà)線(xiàn)代替導(dǎo)線(xiàn)，完成圖甲實(shí)物電路的連接______．（要求：滑動(dòng)變阻器的滑片P向右滑動(dòng)時(shí)，小燈泡變亮；連線(xiàn)不得交叉）

（2）閉合開(kāi)關(guān)，通過(guò)移動(dòng)滑片P記錄了多組數(shù)據(jù)如下表．請(qǐng)?jiān)趫D乙中，描點(diǎn)作出I-U的關(guān)系圖線(xiàn)_____．則小燈泡的額定功率為_______ W．旋轉(zhuǎn)學(xué)生電源旋鈕，使電源電壓為3V；閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑片P使滑動(dòng)變阻器的阻值為10Ω，此時(shí)小燈泡的實(shí)際功率是_______ W．

（3）若實(shí)驗(yàn)中電流表壞了，為了測(cè)量小燈泡的額定功率，小虎選用一個(gè)定值電阻R0接在原電路電流表的位置，設(shè)計(jì)了圖丙所示的電路，實(shí)驗(yàn)方案如下：旋轉(zhuǎn)學(xué)生電源旋鈕，使電源電壓為7V；調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片P使電壓表的示數(shù)為小燈泡額定電壓U額；保持滑片P位置不變，只將電壓表的a點(diǎn)接線(xiàn)改接到c點(diǎn)，測(cè)量R0兩端的電壓U0．

①小虎的設(shè)計(jì)方案操作中存在的問(wèn)題是：____________________________ ．

②糾正操作錯(cuò)誤之后，測(cè)出R0兩端的電壓為U0，則小燈泡的額定功率可表示為：P額=_______ ．（用R0和所測(cè)量的符號(hào)表示）

③所選用定值電阻R0的阻值不得超過(guò) ______．

Answer 1

【答案】 0.75 0.2 電壓表正負(fù)接線(xiàn)柱接反了 U額×U0/R0 10

【解析】(1)小燈泡上標(biāo)有“2.5V”字樣，燈的額定電壓為2.5V，電壓表選用小量程與燈并聯(lián)，滑動(dòng)變阻器的滑片P向右滑動(dòng)時(shí)，小燈泡變亮，即電流變大，電阻變小，即滑片右邊電阻絲連入電路中，如下左圖所示：

(2)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，用描點(diǎn)法作圖，用平滑的曲線(xiàn)連接起來(lái)，如上右圖所示：由表中數(shù)據(jù)知，燈在額定電壓下的電流為0.3A，則燈的額定功率：P＝UI＝2.5V×0.3A＝0.75W；電源電壓為3V,變阻器連入電路中的電阻為10Ω,因燈與變阻器串聯(lián),根據(jù)串聯(lián)電路的規(guī)律,通過(guò)各處的電流都相等,由表中數(shù)據(jù)知,只有燈的電壓為U2＝1.0V,通過(guò)的電流為I2＝0.2A時(shí)，根據(jù)歐姆定律：變阻器的電壓：U滑＝I2R滑＝0.2A×10Ω＝2V，電源總電壓＝U滑+U2＝1V+2V＝3V,符合串聯(lián)電路的規(guī)律,故此時(shí)小燈泡的實(shí)際功率P實(shí)＝U2I2＝1V×0.2A＝0.2W；(3)①電壓表測(cè)燈的電壓，則電壓表a接線(xiàn)柱為負(fù)接柱，只將電壓表的a點(diǎn)接線(xiàn)改接到c點(diǎn)時(shí)，則電流從電壓表負(fù)接線(xiàn)柱流入了；②燈正常發(fā)光時(shí),測(cè)定值電阻的電壓為U額,在滑片位置不動(dòng)的情況下,測(cè)出R0兩端的電壓為U0,由歐姆定律,此時(shí)通過(guò)R0的電流：I0＝，根據(jù)串聯(lián)電路電流的規(guī)律，通過(guò)燈的額定電流：I＝I0＝，故燈的額定功率：PL＝ULIL＝U額×；③在實(shí)驗(yàn)操作中,因電壓表選用03V的量程,既要測(cè)燈的額定電壓,又要測(cè)R0的電壓,故定值電阻R0的最大電壓不能超過(guò)3V,因燈正常工作時(shí)的電流IL＝0.3A,由歐姆定律I＝,故R0的最大阻值不能超過(guò)：R0大＝＝10Ω.