2.小紅做“測量小燈泡電功率”實驗,實驗室有如下器材:3節(jié)新干電池(電源電壓恒為4.5V)、小燈泡(額定電壓為2.5V)、電流表、電壓表、開關(guān)各一個、規(guī)格為10Ω 0.6A的滑動變阻器各一個、導線若干.
(1)請你按照電路圖,用筆畫線代替導線,完成圖乙中實驗電路的連接.(要求P向左滑動時燈變暗)
(2)小紅實驗中閉合開關(guān)后,看到燈立即發(fā)出較亮的光,兩電表的指針立即偏轉(zhuǎn)到最右側(cè),這一現(xiàn)象反映出小紅操作中存在的問題是閉合開關(guān)前,滑動變阻器滑片未至于最大阻值處;
(3)小紅認識到問題所在后,加以改正后重新開始實驗,閉合開關(guān)后,緩慢移動滑動變阻器滑片P到某處,使電壓表示數(shù)為2.5V,此時電流表指針位置如圖乙所示,則小燈泡的額定功率為1.25W.
(4)若此實驗中電流表壞了,為了測出小燈泡的額定功率,小紅在原有器材的基礎(chǔ)上增加了一個R
0=5Ω的定值電阻,設(shè)計了如圖丙所示的電路和如下實驗方案:
①調(diào)節(jié)滑片,使電壓表的示數(shù)為小燈泡的額定電壓;
②保持滑片位置不變,只將電壓表a點改接到c點,測出定值電阻R
0兩端的電壓U
0;
③通過計算,可先求出電路中的電流I,就可得到小燈泡的額定功率P.
請你指出該設(shè)計方案中存在的兩個問題:無論怎樣調(diào)節(jié)變阻器,都不能使燈泡正常發(fā)光;只將電壓表的a點接線改接到c點,電壓表的正負接線柱接反.
(5)小紅繼續(xù)進行實驗,她又跟老師要了一個單刀雙擲開關(guān),一個阻值合適的定值電阻R
0′,她要求R
0′阻值要小于(小于/大于)R
0=5Ω,加上原有實驗器材,重新設(shè)計了如圖丁所示的電路,終于測出了燈泡的額定功率.請完成下列實驗步驟:
①閉合開關(guān)S
1,將S
2撥到觸點b,移動滑片,使電壓表的示數(shù)為2.5V;
②再將開關(guān)S
2撥到觸點a,保持滑片的位置不動,讀出電壓表的示數(shù)U;
③燈泡額定功率的表達式為P
額=$\frac{2.5(U-2.5)}{{R}_{0}′}$(用已知量和測量量表示).