Question

1．某同學(xué)在做“小燈泡電功率”的實(shí)驗(yàn)中，電源電壓為4.5V，小燈泡額定電壓為2.5V、電阻約為10Ω．
（1）請(qǐng)你用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖甲中的實(shí)物電路連接完整．
（2）連接好電路，閉合開關(guān)后發(fā)現(xiàn)，電流表無示數(shù)，電壓表示數(shù)幾乎為電源電壓，其故障原因可能是燈泡斷路．
（3）小明同學(xué)移動(dòng)滑片P到某一點(diǎn)時(shí)，電壓表示數(shù)（如圖乙所示）為2.2V，若他想測(cè)量小燈泡的額定功率，應(yīng)將圖甲中滑片P向B（選填“A”或“B”）端移動(dòng)，使電壓表的示數(shù)為2.5V．
（4）小明同學(xué)移動(dòng)滑片P，記下多組對(duì)應(yīng)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(jù)圖象信息，可計(jì)算出小燈泡的額定功率是0.5W．
（5）完成上述實(shí)驗(yàn)后，小明向老師要了一個(gè)己知阻值為R₀的電阻和一個(gè)單刀雙擲開關(guān)，借助部分現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)了如圖丁所示的電路，也測(cè)出了燈泡的額定功率．請(qǐng)完成下列實(shí)驗(yàn)步驟：
①閉合開關(guān)S₁，將S₂撥到觸點(diǎn)2（選填“1”或“2”），移動(dòng)滑片，使電壓表的示數(shù)為2.5V；
②再將開關(guān)S₂撥到觸點(diǎn)1（選填“1”或“2”），保持滑片的位置不動(dòng)讀出電壓表的示數(shù)U；
③燈泡額定功率的表達(dá)式為P_額=$\frac{2.5V×（U-2.5V）}{{R}_{0}}$（用己知量和測(cè)量量表示）．

Answer 1

分析 （1）電流表與燈泡串聯(lián)，額定電壓下燈泡的電壓和額定電壓相等，根據(jù)歐姆定律求出此時(shí)電路中電流的大約值．
（2）電壓表的示數(shù)等于電源電壓，說明電壓表串聯(lián)在電路中測(cè)電源的電壓，即電壓表并聯(lián)的部分?jǐn)嗦罚?br />（3）要測(cè)量燈泡的額定電功率，需使燈泡兩端的電壓等于額定電壓等于2.5V；根據(jù)電流表的量程和分度值讀出電流表的示數(shù)，根據(jù)P=UI求出小燈泡的額定功率．
（4）根據(jù)圖象信息得出燈泡正常工作時(shí)的電流，根據(jù)P=UI得出小燈泡額定功率．
（5）在沒有電流表的情況下，利用定值電阻和電壓表代替電流表與燈泡串聯(lián)，首先使燈泡兩端的電壓等于2.5V，然后測(cè)出此時(shí)定值電阻兩端的電壓，便可求出電路中的電流，根據(jù)P=UI計(jì)算出燈泡的額定電功率．

解答 解：（1）當(dāng)燈泡正常發(fā)光時(shí)電路中的電流大約為I=$\frac{{U}_{額}}{{R}_{L}}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，燈泡的額定電流大約為0.25A＜0.6A，所以電流表的量程為0～0.6A，且與燈泡串聯(lián)；滑動(dòng)變阻器按一上一下的原則與開關(guān)串聯(lián)，如下圖所示：
．
（2）燈泡不發(fā)光，電壓表的示數(shù)等于電源電壓說明電壓表串聯(lián)在電路中測(cè)電源的電壓，即電壓表并聯(lián)的燈泡斷路；
（3）由圖知，電壓表的量程為0～3V，分度值為0.1V，則燈泡兩端的電壓為2.2V＜2.5V，則為了測(cè)小燈泡的額定功率，移動(dòng)向B端變阻器的滑片，使電壓表的示數(shù)為2.5V；
（4）根據(jù)圖象信息得出燈泡正常工作時(shí)的電流I=0.2A，
燈泡的額定功率P=U_LI=2.5V×0.2A=0.5W．
（5）①首先使燈泡兩端的電壓為2.5V，使其正常發(fā)光，所以閉合開關(guān)S_l，將S₂撥到觸點(diǎn)2，移動(dòng)滑片，使電壓表的示數(shù)為2.5V；
②再測(cè)定值電阻兩端的電壓，將開關(guān)S₂撥到觸點(diǎn)1，保持滑片的位置不動(dòng)，讀出電壓表的示數(shù)U，則定值電阻兩端的電壓為U-2.5V；
③電路中的電流I=$\frac{U-2.5V}{{R}_{0}}$；則燈泡額定功率的表達(dá)式為P_額=2.5V×I=$\frac{2.5V×（U-2.5V）}{{R}_{0}}$．
故答案為：（1）如上圖所示；（2）燈泡斷路；（3）2.2；B；（4）0.5；（5）①2；2.5；②1；③$\frac{2.5V×（U-2.5V）}{{R}_{0}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了“測(cè)定小燈泡的電功率”的實(shí)驗(yàn)，涉及到電壓表量程的選擇、實(shí)物電路圖的連接、電路故障的判斷、歐姆定律和電功率公式的應(yīng)用等，綜合強(qiáng)，給解題帶來了困難．