Question

6．在測(cè)定“小燈泡電功率”的實(shí)驗(yàn)中，小明所在的實(shí)驗(yàn)小組用的電源電壓為6V，小燈泡額定電壓為2.5V、電阻約為10Ω．可供選用的滑動(dòng)變阻器R₁和R₂的最大阻值分別為10Ω、50Ω．他們所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路如圖1所示．
（1）在連接電路時(shí)，開(kāi)關(guān)應(yīng)斷開(kāi)，電流表的量程應(yīng)選0～0.6A．應(yīng)該選用的滑動(dòng)變阻器是R₂（選填“R₁”或“R₂”）．
（2）請(qǐng)你用筆畫(huà)線(xiàn)代替導(dǎo)線(xiàn)，將實(shí)驗(yàn)電路補(bǔ)充完整．（導(dǎo)線(xiàn)不能交叉）

（3）閉合開(kāi)關(guān)前，圖1中滑動(dòng)變阻器滑片P應(yīng)位于左（選填“左”或“右”）端，在此實(shí)驗(yàn)中，使用滑動(dòng)變阻器的目的一是限制電流保護(hù)電路，二是調(diào)節(jié)小燈泡兩端電壓．
（4）小剛同學(xué)閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑片P到某一點(diǎn)時(shí)，電壓表示數(shù)（如圖2所示）為2V，若他想測(cè)量小燈泡的額定功率，應(yīng)將圖中滑片P向右（選填“左”或“右”）端移動(dòng)，使電壓表的示數(shù)為2.5V．
（5）小麗同學(xué)移動(dòng)滑片P，記下了多組對(duì)應(yīng)的電壓表和電流表的示數(shù)，并繪制成圖3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．
（6）如果在家里做測(cè)白熾燈功率的實(shí)驗(yàn)，因家里一般沒(méi)有電壓表和電流表，所以可以利用家庭中都有的鐘表和電能表測(cè)量更方便．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)和歐姆定律求出燈泡額的電流的大約值來(lái)確定電流表的量程；根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)，求出燈泡正常工作時(shí)，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，再根據(jù)歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻，即可選擇合適的滑動(dòng)變阻器；
（2）根據(jù)燈泡的額定電壓確定電壓表的量程且與燈泡并聯(lián)，電流串聯(lián)在電路中；
（3）為防止閉合開(kāi)關(guān)時(shí)，電路中電流過(guò)大燒壞用電器，保護(hù)電路的滑動(dòng)變阻器處于最大阻值處；
（4）根據(jù)電壓表的量程和分度值讀出其實(shí)數(shù)，根據(jù)串聯(lián)電路電阻的分壓特點(diǎn)判斷滑動(dòng)變阻器滑片移動(dòng)的方向；
（5）根據(jù)圖象讀出2.5V時(shí)通過(guò)燈泡的電流，根據(jù)P=UI求出燈泡的額定功率．
（6）利用電能表和秒表也可以測(cè)量家用電器的功率．

解答 解：
（1）燈泡正常工作時(shí)的電壓U_L=2.5V，串聯(lián)電路中各處的電流相等，
根據(jù)歐姆定律可得，此時(shí)電路中的電流約為：
I=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，
電流表的量程為0～0.6A；
串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
滑動(dòng)變阻器分壓U_滑=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，
滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻約為：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3.5V}{0.25A}$=14Ω＞10Ω，
故滑動(dòng)變阻器應(yīng)選R₂．
（2）燈泡的額定電壓為2.5V，所以電壓表的量程為0～3V，且與燈泡并聯(lián)，電流表0.6的接線(xiàn)柱與開(kāi)關(guān)的右接線(xiàn)柱相連，如下圖所示：

（3）閉合開(kāi)關(guān)前，保護(hù)電路的滑動(dòng)變阻器的滑片處于最大阻值處的左端；滑動(dòng)變阻器接在電路中，一方面可以起到保護(hù)電路的作用，另一方面可以通過(guò)調(diào)節(jié)接入電阻，改變用電器兩端的電壓，起到改變電路中電流的作用．
（4）電壓表的量程為0～3V，分度值為0.1V，燈泡兩端的電壓為2V；
要測(cè)量小燈泡的額定功率，應(yīng)增大燈泡兩端的電壓到2.5V，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點(diǎn)可知，應(yīng)減小滑動(dòng)變阻器分得的電壓，即減小滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻，故滑片向右端移動(dòng)．
（5）由圖象可知，燈泡的額定電流為0.2A，燈泡的額定功率P=U_LI_L=2.5V×0.2A=0.5W．
（6）利用家庭電路中的電能表測(cè)出白熾燈消耗的電能W，用秒表測(cè)出白熾燈發(fā)光時(shí)間t，由P=$\frac{W}{t}$可以測(cè)出白熾燈的電功率．
故答案為：
（1）0～0.6；R₂；
（2）如上圖所示；
（3）左；調(diào)節(jié)小燈泡兩端電壓；
（4）2；右；        
（5）0.5．
（6）電能表．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電表量程的選擇和連接以及讀數(shù)、滑動(dòng)變阻器的使用和規(guī)格的選擇、歐姆定律和電功率公式的應(yīng)用等，這些知識(shí)點(diǎn)是伏安法測(cè)功率中最常見(jiàn)的內(nèi)容，也是�？嫉膬�(nèi)容