Question

7．在一次測量小燈泡額定功率的實驗中，（電源由三節(jié)新干電池串聯(lián)組成）小剛連接了如圖所示的電路．同組的小明發(fā)現(xiàn)電路連接有錯．

（1）連接電路時開關應斷開，閉合開關前滑動變阻器的滑片應移到B端（填“A”或“B”）．
（2）小明主張拆了以后重新連接，可是時間來不及了，小剛靈機一動，在圖示電路中只改變了某根導線一端的接點位置，電路就能測量小燈泡額定功率．請你在圖中小剛改動的導線上畫“×”，并正確的連線．
（3）小剛同學閉合開關，移動滑片P到某一點時，電壓表示數(shù)（如圖乙所示）為2.2V，若他想測量小燈泡的額定功率，應將圖甲中滑片P向A（選填“A”或“B”）端移動，使電壓表的示數(shù)為2.5V．
（4）小明同學移動滑片P，記下多組對應的電壓表和電流表的示數(shù)，并繪制成圖丙所示的I-U 圖象，根據圖象信息，可計算出小燈泡的額定功率是0.5W．
（5）小剛和小明認真思考后發(fā)現(xiàn)，在原有器材基礎上，補充一個已知阻值的定值電阻R，只要一個電表也可以測出小燈泡的電功率．圖丁電路圖中，在不改變電路連接的情況下，不能測出小燈泡額定功率的是B．

Answer 1

分析 （1）連接電路時開關應斷開，變阻器連入電路中的電阻最大；
（2）電壓表應并聯(lián)在燈的兩端，電流表串聯(lián)在電路中；
（3）根據電壓表小量程讀數(shù)，與額定電壓比較大小，根據分壓原理確定滑片移動的方向；
（4）根據圖丙找出額定電壓下對應的電流大小，根據P=UI求出燈的額定功率；
（5）小燈泡的額定功率等于額定電壓和額定電流的乘積：
①若缺少電壓表，則電流表和定值電阻應起到電壓表的作用，所以定值電阻和電流表串聯(lián)后應和燈并聯(lián)，通過移動滑片，當通過R的電流為I_R=$\frac{2.5V}{R}$，燈正常工作；在滑片位置不動的情況下，通過開關的轉換，再使電流表測出通過燈（正常工作）和定值電阻并聯(lián)的總電流I，因通過定值電阻的電流大小不變，根據并聯(lián)電路電流的特點，可求出燈正常工作時的電流，根據P=UI可求燈的額定功率；
②若缺少電流表，電壓表和定值電阻起到測電流的作用，電壓表并聯(lián)在燈的兩端，通過移動滑片首先使燈正常工作，然后在滑片不動的情況下（各用電器的電壓保持不變），通過開關的轉換，使電壓表測出燈和定值電阻串聯(lián)的總電壓，根據串聯(lián)電路電壓的特點，從而求出定值電阻的電壓，根據歐姆定律求出通過R的電流，即燈正常工作時的電流，根據P=UI可求燈的額定功率；

解答 解：（1）為保護電路，連接電路時開關應斷開，變阻器連入電路中的電阻最大，即滑片移動到B端；
（2）電壓表應并聯(lián)在燈的兩端，電流表串聯(lián)在電路中．將燈泡與滑動變阻器相連的線去掉改接在電源負極，如下圖所示．

（3）電壓表小量程為0.1V，示數(shù)為2.2V，小于燈的額定電壓，要測燈的額定電壓，就要增大燈的電壓而減小變阻器分得的電壓，根據分壓原理，應減小變阻器連入電路中的電阻大小，故滑片向右A端移動；
（4）由圖丙知，當燈的電壓為2.5V時，對應的電流大小為0.2A，則燈的額定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
（5）A選項中，只閉合S、S₁，移動滑片使電流表示數(shù)為I_R=$\frac{2.5V}{R}$，則與R并聯(lián)的燈的電壓為2.5V，燈正常發(fā)光；保持滑片的位置不動，斷開S₁、閉合S₂，所以此時電流表的示數(shù)I即為通過燈和定值電阻的總電流，因電路的連接關系沒有改變，各用電器兩端的電壓不變，通過用電器的電流沒有改變，所以燈正常工件時的電流大小I_L=I-$\frac{2.5V}{R}$，根據P_L=U_LI可求燈的額定電功率；A選項可測出燈的額定功率；
B、不論怎樣閉合、斷開各開關，都不能確定燈泡是否正常發(fā)光，故不能測出燈泡的額定功率；
C或D選項，先閉合S_I，將單刀雙擲開關置于2（或1），移動滑片使電壓表示數(shù)為U_L=2.5V，燈正常發(fā)光；保持滑片位置不動，將單刀雙擲開關置于1（或2），則電壓表測燈和定值電阻的總電壓U_LR，因各用電器的電壓均不改變，所以，定值電阻R的電壓為U_R=U_IR-U_L，通過R的電流即燈正常工作時的電流I_L=$\frac{{U}_{LR}{-U}_{L}}{R}$，根據P_L=U_LI可求燈的額定電功率；CD選項均可測出額定功率；
故不能測出小燈泡額定功率的是B．
故答案為：（1）斷開；B；
（2）如上圖所示；
（3）2.2；A；
（4）0.5；
（5）B．

點評 本題測量小燈泡額定功率，考查電路的連接、注意事項、操作過程、額定功率的計算及對實驗方案的評估能力，最后一問，綜合性強，難度大，對能力要求高．