Question

17．在“測(cè)定額定電壓為2.5v小燈泡的電功率”的實(shí)驗(yàn)中，陽(yáng)陽(yáng)同學(xué)已連接好圖甲所示的部分電路．

（1）在陽(yáng)陽(yáng)所連接的電路中，有兩根導(dǎo)線還沒接好，請(qǐng)你幫他完成電路的連接．（其他的導(dǎo)線不要變動(dòng)）
（2）開關(guān)試觸時(shí)，若發(fā)現(xiàn)電流表無(wú)示數(shù)，電壓表示數(shù)變大，其故障原因可能是燈泡斷路或小燈泡接觸不良．
（3）陽(yáng)陽(yáng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)如圖乙所示，此時(shí)小燈泡發(fā)光較暗，為了測(cè)出小燈泡的額定功率，他應(yīng)該把滑片向B（選填“A”或“B“）端移動(dòng)．
（4）實(shí)驗(yàn)中陽(yáng)陽(yáng)測(cè)出了三組數(shù)據(jù)，記錄在下表中．若第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)電流表的示數(shù)如圖丙所示，請(qǐng)將此示數(shù)讀出并填入表中．

次數(shù)	1	2	3
U/V	2	2.5	3
I/A		0.4	0.42
亮度	暗→亮

（5）通過實(shí)驗(yàn)，他測(cè)出小燈泡的額定功率是1W，并明確了燈泡的亮度取決于燈泡的實(shí)際功率．
（6）陽(yáng)陽(yáng)又想利用一塊電流表和一個(gè)電阻箱測(cè)量額定電流為0.3A的小燈泡的額定功率．他選擇了滿足實(shí)驗(yàn)要求的實(shí)驗(yàn)器材，并按照?qǐng)D丁所示的電路圖連接好實(shí)物．
以下是他設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案，請(qǐng)補(bǔ)充完整．
①只閉合開關(guān)S₁，移動(dòng)變阻器的滑片P，使電流表示數(shù)為0.3A；
②斷開開關(guān)S₁、閉合開關(guān)S₂，滑片不動(dòng)，調(diào)節(jié)電阻箱，當(dāng)電流表示數(shù)為0.3A時(shí)，讀出電阻箱連入電路的阻值R₀；
③利用測(cè)量出的物理量及已知量，寫出小燈泡額定功率的表達(dá)式：P=（0.3A）²R₀．

Answer 1

分析 （1）變阻器按一上一下的原則與燈、電流表串聯(lián)起來(lái)，電壓表并聯(lián)在燈的兩端；
（2）若發(fā)現(xiàn)電流表無(wú)示數(shù)，說(shuō)明電路可能斷路；電壓表示數(shù)變大，說(shuō)明電壓表與電源連通，與電壓表并聯(lián)的部分之外電路是連通的，則故障原因可能是與電壓表并聯(lián)的燈泡斷路或小燈泡接觸不良；
（3）由圖乙所示電壓表確定其量程與分度值，讀出其示數(shù)，比較電壓表示數(shù)與額定電壓的大小；根串聯(lián)電路電壓的規(guī)律和分壓原理確定滑片的移動(dòng)方向；
（4）根據(jù)圖丙電流表小量程讀數(shù)；
（5）燈在額定電壓下的功率為額定功率，根據(jù)P_L=U_LI_L求額定功率；根據(jù)表中數(shù)據(jù)求出燈的實(shí)際功率結(jié)合燈的亮度分析得出結(jié)論；
（6）將燈與變阻器串聯(lián)接入電路中，首先移動(dòng)變阻器的滑片P，使電流表示數(shù)為燈的額定電流0.3A，燈正常發(fā)光；在沒有電壓表的情況下，要測(cè)燈的額定功率，根據(jù)P=I²R，求出燈正常發(fā)光時(shí)的電阻大小即可，為求出燈正常發(fā)光時(shí)的電阻大小，根據(jù)等效替代法，再將電阻箱與變阻器串聯(lián)接入電路，通過調(diào)節(jié)電阻箱旋鈕，使電流表示數(shù)保持不變，則此時(shí)電阻箱連入電路的阻值R₀即為燈正常發(fā)光時(shí)的電阻大�。�

解答 解：（1）把燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)接入電路，電壓表并聯(lián)在燈的兩端，實(shí)物圖連接如下圖所示：

（2）經(jīng)分析，開關(guān)試觸時(shí)，若發(fā)現(xiàn)電流表無(wú)示數(shù)，電壓表示數(shù)變大，其故障原因可能是燈泡斷路或小燈泡接觸不良；
（3）由圖乙所示電壓表可知，其量程為0～3V，分度值為0.1V，示數(shù)為2V，小于燈泡額定電壓2.5V，所以發(fā)光較暗；為測(cè)燈泡額定功率，應(yīng)增大燈的電壓為2.5V，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律要減小變阻器分得的電壓，由分壓原理，應(yīng)減小變阻器連入電路中的電阻大小，應(yīng)向B端移動(dòng)滑片，直到電壓表示數(shù)為2.5V為止；
（4）圖丙中電流表小量程分度值為0.02A，示數(shù)為0.36A；
（5）燈在額定電壓下的功率為額定功率，由表中數(shù)據(jù)，燈的額定功率P_L=U_LI_L=2.5V×0.4A=1W；由P=UI求出三次實(shí)驗(yàn)燈的實(shí)際功率分別為0.72W、1W（大小等于額定功率）、1.26W，而燈的亮度是逐漸變亮的，所以燈泡的亮度取決于燈泡的實(shí)際功率；
（6）在上面分析的基礎(chǔ)上，實(shí)驗(yàn)方案如下：①只閉合開關(guān)S₁，移動(dòng)變阻器的滑片P，使電流表示數(shù)為0.3A；
③利用測(cè)量出的物理量及已知量，則小燈泡額定功率的表達(dá)式P=（0.3A）²R₀．
故答案為：（1）電路圖如上圖所示；
（2）燈泡斷路或小燈泡接觸不良；
（3）較暗；B；
（4）0.36；
（5）1；實(shí)際功率；
（6）①0.3；③（0.3A）²R₀．

點(diǎn)評(píng) 本題 測(cè)定額定電壓為2.5v小燈泡的電功率，考查電路的連接、故障的分析、操作過程、額定功率的計(jì)算，決定燈亮度的因素、等效替代法及在沒有電壓表情況下設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案測(cè)額定功率的能力，有一定難度．