Question

14．在測定“小燈泡的額定功率”的實驗中，已知電源電壓為6V，小燈泡的額定電壓為2.5V，小燈泡的電阻約為10Ω，圖甲是小向同學沒有連接完的實物電路圖
（1）請你用筆畫線代替導線，將實物電路連接完整．
（2）電路連接好電路后，閉合開關，發(fā)現小燈泡特別亮，電壓表與電流表的示數較大，電路連接無誤，接下來應進行的操作是D，C（兩空按操作步驟先后順序填寫字母代號）．
A．更換電池或小燈泡              B．檢查電路是否短路
C．移動滑動變阻器滑片至最大值位置        D．斷開電路開關
（3）故障排除后，閉合開關，移動滑動滑片P到某一位置，電壓表的示數如圖乙a所示為2.2V，要測量小燈泡的額定功率，應將滑片P向A端滑動（選填“A”或“右”）；
（4）當小燈泡正常發(fā)光時，電流表的示數如圖乙b所示，則小燈泡的額定功率是0.6W．
（5）實驗中，若電流表損壞不能使用，可以多增加一個已知阻值的電阻R₀和一個電壓表，請你設計一個電路來測小燈泡的額定功率，請畫出電路圖，并寫出表達式P=2.5V×$\frac{{U}_{1}}{{R}_{0}}$．

Answer 1

分析 （1）由歐姆定律求出燈正常發(fā)光時的電流約為多少確定電流表選用的量程與燈串聯，變阻器按一上一下接入電路中；
（2）據實際情況判斷即可，即小燈泡特別亮，電壓表與電流表的示數較大，說明小燈泡兩端電壓太高，電路中電流太大，原因是滑動變阻器沒移到阻值最大處，故據此分析正確做法即可；
（3）燈在額定電壓下正常發(fā)光，根據圖中電壓表小量程讀數，比較電壓表示數與額定電壓的大小，根據串聯電路電壓的規(guī)律及分壓原理確滑片移動的方向；
（4）由圖乙b電流表小量程讀數，根據P=UI求燈的額定功率；
（5）在沒有電流表的情況下，電壓表和定值電阻應起到電流表的測量作用，故將一個電壓表與R₀并聯（替代原來的電流表）即可，根據歐姆定律和串聯電路電流的規(guī)律，由P=UI寫出燈的額定功率的表達式．

解答 解：（1）小燈泡的額定電壓為2.5V，小燈泡的電阻約為10Ω，由歐姆定律，燈正常發(fā)光時的電流約為：
I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，電流表選用小量程與燈串聯，變阻器按一上一下接入電路中，如下左圖所示：

（2）小燈泡特別亮，電壓表與電流表的示數較大，說明小燈泡兩端電壓太高，電路中電流太大，原因是滑動變阻器沒移到阻值最大處，按要求應先斷開開關再移滑片，故次序是：斷開電路開關，再移動滑動變阻器滑片至最大值位置，即先D后C；
（3）燈在額定電壓下正常發(fā)光，圖中電壓選用小量程，分度值為0.1V，示數為2.2V，小于燈的額定電壓2.5V，應增大燈的電壓，根據串聯電路電壓的規(guī)律，應減小變阻器的電壓，由分壓原理，應減小變阻器連入電路中的電阻大小，故滑片向A移動，直到電壓表示數為額定電壓；
（4）當小燈泡正常發(fā)光時，電流表的示數如圖乙b所示，圖中電流表選用小量程，分度值為0.02A，示數為0.24A，則小燈泡的額定功率是：
P_L=U_LI_L=2.5V×0.24=0.6W；
（5）將R₀與燈泡串聯，再與變阻器串聯，兩個電壓表分別測電阻兩端的電壓和燈的電壓，如上右圖所示，移動滑片，當燈的電壓為2.5V時，記下定值電阻的電壓U₁，由歐姆定律，通過定值電阻的電流：
I₀=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{0}}$，根據串聯電路電流規(guī)律即通過L的電流，故燈的額定功率：
P=U_LI′=2.5V×$\frac{{U}_{1}}{{R}_{0}}$．
故答案為：（1）如上所示：（2）D，C；（3）2.2；A；（4）0.6；2.5V×$\frac{{U}_{1}}{{R}_{0}}$．

點評 本題測定“小燈泡的額定功率”，考查電路的連接、反�，F象的分析、操作過程及實驗方案的設計．