Question

11．小明利用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)器材測(cè)量小燈泡的額定功率，小燈泡的額定電壓為2.5V，正常發(fā)光時(shí)的電阻約為10Ω，實(shí)驗(yàn)器材有電流表、電壓表、電源（電壓恒為3V）、開(kāi)關(guān)一個(gè)，滑動(dòng)變阻器一個(gè)，導(dǎo)線若干．

（1）請(qǐng)你用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線，將圖中實(shí)物電路連接完整．
（2）連接好電路，閉合開(kāi)關(guān)，小燈泡發(fā)光，但電壓表示數(shù)為0，經(jīng)檢查，圖中①、②兩根導(dǎo)線有一根接觸不良，則該導(dǎo)線是②．
（3）排除故障后，閉合開(kāi)關(guān)，測(cè)量小燈泡額定功率，移動(dòng)變阻器的滑片P，眼睛應(yīng)先注視表的示數(shù)，使小燈泡正常發(fā)光，如果此時(shí)電流表的示數(shù)為0.3A，則小燈泡的額定功率為0.75W．
【拓展】電壓表已損壞，小明多用了一個(gè)開(kāi)關(guān)和滑動(dòng)變阻器也測(cè)出了小燈泡的額定功率（電源電壓用U表示，小燈泡的電阻不隨溫度的變化而變化）．如圖乙為他設(shè)計(jì)的電路圖，請(qǐng)寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)步驟和額定功率的表達(dá)式．
步驟①只閉合開(kāi)關(guān)S₁，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器R₂的滑片，使電流表示數(shù)I=0.3A；②只閉合開(kāi)關(guān)S₂，先保持變阻器R₂的滑片位置不變，調(diào)節(jié)變阻器R₁的滑片，使電流表的示數(shù)為0.3A；再將變阻器R₂的滑片調(diào)到最左端，讀出電流表的示數(shù)為I₁；
額定功率表達(dá)式：（0.3A）²×$\frac{U}{I}$．

Answer 1

分析 （1）電流表串聯(lián)在電路中，電壓表并聯(lián)在電路中，注意根據(jù)題意確定兩表的量程．
（2）小燈泡發(fā)光，說(shuō)明電路為通路，然后根據(jù)電流流向確定發(fā)生斷路的導(dǎo)線．
（3）額定電壓下燈泡的實(shí)際功率為額定功率，利用P=UI求出燈泡的額定功率．
拓展：電壓表已損壞，需要用電流表和電阻求出燈泡兩端的電壓，當(dāng)燈泡兩端的電壓為2.5V時(shí)，燈泡正常發(fā)光，在根據(jù)功率的公式求出額定功率．

解答 解：（1）燈泡的額定電壓為2.5V，所以電壓表用小量程，并聯(lián)在電路中；則燈泡的額定電流為I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A＜0.6A，所以電流表用小量程，且與燈泡串聯(lián)，注意電流從正接線柱流入負(fù)接線柱流出．如圖所示：
；
（2）根據(jù)實(shí)物圖可知，燈發(fā)光，說(shuō)明電路是接通的，故①不存在故障，故故障是②斷路了．
（3）小燈泡正常發(fā)光時(shí)電流表的示數(shù)為0.3A，則燈泡的額定功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75W．
拓展：①小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流為0.3A，當(dāng)只閉合開(kāi)關(guān)S₁，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器R₂的滑片，使電流表示數(shù)I_額=0.3A，此時(shí)燈泡正常發(fā)光；
②只閉合開(kāi)關(guān)S₂，先保持變阻器R₂的滑片位置不變，調(diào)節(jié)變阻器R₁的滑片，使電流表的示數(shù)為0.3A；此時(shí)燈泡的電阻等于R₁接入電路的阻值；再將變阻器R₂的滑片調(diào)到最左端，讀出電流表的示數(shù)為I；此時(shí)電源電壓為U，則R₁接入電路的阻值為R₁=$\frac{U}{I}$=R_L；
則燈泡的額定功率為：P_額=${{I}_{額}}^{2}$R_L=（0.3A）²×$\frac{U}{I}$．
故答案為：（1）如圖；（2）②；（3）0.75；（4）①只閉合開(kāi)關(guān)S₁，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器R₂的滑片，使電流表示數(shù)I=0.3A；②只閉合開(kāi)關(guān)S₂，先保持變阻器R₂的滑片位置不變，調(diào)節(jié)變阻器R₁的滑片，使電流表的示數(shù)為0.3A；再將變阻器R₂的滑片調(diào)到最左端，讀出電流表的示數(shù)為I₁；（0.3A）²×$\frac{U}{I}$．

點(diǎn)評(píng) 此題是測(cè)量小燈泡額定功率的實(shí)驗(yàn)，考查了實(shí)物電路的連接，電路圖的畫(huà)法、額定功率的計(jì)算、電路故障，考查得很全面．