Question

3．小湖利用電壓表和電阻箱測量額定電壓為2.5V的小燈泡的額定功率，設(shè)計連接了如圖1所示的部分實驗電路．

（1）請你添加一條導(dǎo)線，將如圖所示的實物圖補(bǔ)充完整，并使滑動變阻器的滑片向右移時接入電路的阻值變大．
（2）閉合開關(guān)S₁，將開關(guān)S₂板向1位置，調(diào)節(jié)滑動變阻器使電壓表的示數(shù)為2.5V．
（3）將開關(guān)S₂板向2位置，保持滑動變阻器的阻值不變，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值R，使電壓表的示數(shù)仍與（2）中相同．
（4）若此時R的阻值如圖中所示，其阻值為5Ω，小燈泡的額定功率P_額=1.25W．
（5）小湖經(jīng)過多次測量與計算后，得到了多組小燈泡的實際功率P與電壓的平方U²的數(shù)據(jù)，如圖2各圖中能正確表示P與U²的關(guān)系的是：D（要考慮燈絲電阻隨溫度變化的影響）．

Answer 1

分析 （1）按要求，變阻器滑片以左電阻絲連入電路中；
（2）（3）（4）本題通過單刀雙擲開關(guān)的轉(zhuǎn)換，先使燈與變阻器串聯(lián)，通過移動滑片，使燈正常發(fā)光；然后再使電阻箱與變阻器串聯(lián)（滑片位置不動），調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，保持電壓表示數(shù)不變，根據(jù)等效法知，電阻箱的阻值大小即為燈正常發(fā)光的電阻大小，根據(jù)P_額=$\frac{{{U}_{額}}^{2}}{R}$求出燈的額定功率大��；
（5）燈絲的電阻隨溫度的升高而增大，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{燈}}$確定P與U²的關(guān)系圖象．

解答 解：（1）因要求滑動變阻器的滑片向右移時接入電路的阻值變大，所以，滑片以左電阻絲連入電路中，如下圖所示：

（2）閉合開關(guān)S₁，將開關(guān)S₂板向1位置，變阻器與燈串聯(lián)，電壓表測燈的電壓，調(diào)節(jié)滑動變阻器使電壓表的示數(shù)為2.5V，使燈正常發(fā)光；
（3）將開關(guān)S₂板向2位置，此時變阻器與電阻箱串聯(lián)，保持滑動變阻器的阻值不變，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值R，使電壓表的示數(shù)仍與（2）中相同；
（4）根據(jù)電阻箱的讀數(shù)方法，此時電阻箱連入電路中的電阻大小為5Ω，因兩次操作中電壓表示數(shù)不變，所以當(dāng)燈正常發(fā)光時的電阻大小與電阻箱連入電路中的電阻大小相等，R_L=5Ω；小燈泡的額定功率
P_額=$\frac{{{U}_{額}}^{2}}{{R}_{L}}=\frac{（2.5V）^{2}}{5Ω}$=1.25W；
（5）燈的實際功率P=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{燈}}$，若R燈保持不變，則功率與電壓的平方成正比，圖象為一過原點(diǎn)的直線；但因燈絲的電阻隨電壓（溫度）的升高而增大，所以比例系數(shù)$\frac{1}{{R}_{燈}}$逐漸減小，功率隨電壓平方的增大越來越緩慢，故D正確．
故答案為：（1）如上圖所示；
 （2）2.5；    
（3）滑動變阻器； 電阻箱；   
（4）5；  1.25；
（5）D．

點(diǎn)評 本題主要考查電路的連接、電阻箱的讀數(shù)、影響電阻大小的因素及運(yùn)用等效替代法測燈正常發(fā)光的電阻大小和由P_額=$\frac{{{U}_{額}}^{2}}{R}$求燈的額定功率大小，綜合性強(qiáng)，有一定難度．