Question

12．在“測(cè)定小燈泡的額定電功率”的實(shí)驗(yàn)中，小佳同學(xué)選用的小燈泡的額定電壓為2.5V，電阻約為8Ω，滑動(dòng)變阻器的最大阻值為10Ω．

（1）為順利完成實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)有電壓為4.5V和6V的兩電池組可供選擇，則A．
A．只能選擇4.5V的電池組     B．只能選擇6V的電池組
C．兩電池組均可選用          D．須將其變成10.5V的電池組使用
（2）請(qǐng)用筆畫(huà)線(xiàn)代替導(dǎo)線(xiàn)，將圖乙中的實(shí)物電路連接完整．
（3）為測(cè)小燈泡的額定功率，移動(dòng)變阻器的滑片，使電壓表的示數(shù)為2.5V，此時(shí)電流表示數(shù)如圖丙所示，小燈泡的額定功率為0.7W．
（4）小明在實(shí)驗(yàn)時(shí)，不小心將電流表?yè)p壞，由于沒(méi)有多余的電流表更換，老師取走電流表，并拿來(lái)一個(gè)電阻箱代替滑動(dòng)變阻器接在原電路中（不改變電路結(jié)構(gòu)）．閉合開(kāi)關(guān)后，當(dāng)小燈泡在額定電壓下工作時(shí)，電阻箱接入電路的阻值為R₀，則計(jì)算小燈泡額定功率的表達(dá)式為P_額=2.5V×$\frac{2V}{{R}_{0}}$（電源電壓恒定不變）．

Answer 1

分析 （1）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，再根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻，最后結(jié)合滑動(dòng)變阻器的最大阻值即可判斷所需電源的電壓．
（2）根據(jù)燈泡的額定電壓和額定電流確定電表的量程，且電壓表與燈泡并聯(lián)，電流表與燈泡串聯(lián)，滑動(dòng)變阻器按一上一下的原則與開(kāi)關(guān)串聯(lián)．
（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）由題意可知，電阻箱與燈泡串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出當(dāng)小燈泡在額定電壓下工作時(shí)電阻箱兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出電路中的電流，根據(jù)P=UI得出小燈泡額定功率的表達(dá)式．

解答 解：（1）由電路圖可知，燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，
當(dāng)燈泡正常發(fā)光時(shí)電路中的電流大約為I=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}=\frac{2.5V}{8Ω}$=0.325A，
若電源的電壓U=4.5V，則滑動(dòng)變阻器兩端的電壓U_滑=U-U_L=4.5V-2.5V=2V，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻R_滑$\frac{{U}_{滑}}{I}=\frac{2V}{0.325A}$=6.4Ω＜10Ω；此電源可用；
若電源的電壓U=6V，則滑動(dòng)變阻器兩端的電壓U_滑=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}=\frac{3.5V}{0.325A}$=11.2Ω＞10Ω，故6V或大于6V的電源不可用；
故選A．
（2）燈泡的額定電壓為2.5V＜3V，所以電壓表的量程為0～3V，且與燈泡并聯(lián)；燈泡的額定電流大約為0.325A＜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(kāi)關(guān)串聯(lián)，如下圖所示：

（3）為測(cè)小燈泡的額定功率，移動(dòng)變阻器的滑片，使電壓表的示數(shù)為2.5V；
由圖知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，通過(guò)燈泡的電流為0.28A，燈泡的額定功率為P=UI=2.5V×0.28A=0.7W．
（4）當(dāng)小燈泡在額定電壓下工作時(shí)，
電阻箱兩端的電壓U_箱=U-U_L=4.5V-2.5V=2V，電路中的電流I=$\frac{{U}_{廂}}{{R}_{0}}=\frac{2V}{{R}_{0}}$，燈泡的額定功率P=U_LI=2.5V×$\frac{2V}{{R}_{0}}$．
故答案為：（1）A；
（2）如上圖所示；
（3）2.5；0.7；
（4）P=U_LI=2.5V×$\frac{2V}{{R}_{0}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題測(cè)定小燈泡的額定電功率，考查器材的選擇、電路的連接、操作的過(guò)程、功率的計(jì)算及設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的能力，屬于中等難度的題目．