Question

3．小陳在測定“小燈泡電功率”的實(shí)驗(yàn)中，電源電壓為4.5V，小燈泡額定電壓為2.5V、電阻約為10Ω，滑動(dòng)變阻器：甲（5Ω  1A），乙（10Ω  0.5A）．

（1）請(qǐng)你用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖中的實(shí)物電路連接完整；
（2）為了完成本實(shí)驗(yàn)，小陳應(yīng)該選擇乙滑動(dòng)變阻器；
（3）小明閉合開關(guān)，移動(dòng)滑片P到某一點(diǎn)時(shí)，電壓表示數(shù)（如圖乙所示）為2.2V，則此時(shí)燈泡消耗的實(shí)際功率＜額定功率（選填“＞”“＜”或“=”），為測定小燈泡的額定功率，此時(shí)應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片向B（選填“A”或“B”）移動(dòng)；
（4）根據(jù)U-I圖象提供的信息，可計(jì)算出小燈泡的額定功率是0.5W，當(dāng)加在小燈泡兩端的電壓為1.5V時(shí)，小燈泡的電阻是10Ω．

Answer 1

分析 （1）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)，根據(jù)歐姆定律求出燈泡額定電流的大約值確定電流表的量程且與燈泡串聯(lián)；
（2）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓和額定電壓相等，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)串聯(lián)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)和歐姆定律得出等式求出變阻器接入電路中的電阻，然后確定滑動(dòng)變阻器的規(guī)格；
（3）根據(jù)電壓表的量程和分度值讀出示數(shù)，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知燈泡實(shí)際功率與額定功率的關(guān)系；額定電壓下燈泡的實(shí)際功率和額定功率相等，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點(diǎn)可知變阻器接入電路中電阻的變化，然后確定滑片移動(dòng)的方向；
（4）根據(jù)圖象讀出燈泡額定電壓下的電流，根據(jù)P=UI求出燈泡的額定功率；根據(jù)圖象讀出燈泡兩端的電壓為1.5V時(shí)的電流，根據(jù)歐姆定律求出小燈泡的電阻．

解答 解：（1）燈泡的額定電壓為2.5V，則電壓表的量程為0～3V，且與燈泡并聯(lián)；
燈泡額定電流的大約值I=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，則電流表的量程為0～0.6A，且與燈泡串聯(lián)，如下圖所示：

（2）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓U_L=2.5V，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓：U_滑=U-U_L=4.5V-2.5V=2V，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，電路中的電流I′=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{{U}_{滑}}{{R}_{滑}}$，即$\frac{2.5V}{10Ω}$=$\frac{2V}{{R}_{滑}}$，
解答：R_滑=8Ω，
則滑動(dòng)變阻器的規(guī)格選乙；
（3）①電壓表的量程為0～3V，分度值為0.1V，示數(shù)為2.2V，
因燈泡兩端的電壓小于額定電壓，所以燈泡的實(shí)際功率小于額定功率；
②由串聯(lián)電路的分壓特點(diǎn)可知，要測燈泡的額定功率，應(yīng)減小滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻，即滑片向B移動(dòng)；
（4）由圖象可知，燈泡兩端的電壓U_L=2.5V時(shí)，通過的電流I_L=0.2A，
則燈泡的額定功率P_L=U_LI_L=2.5V×0.2A=0.5W；
由圖象可知，燈泡兩端的電壓U_L′=1.5V時(shí)，通過的電流I_L′=0.15A，
此時(shí)小燈泡的電阻R_L′=$\frac{{U}_{L}′}{{I}_{L}′}$=$\frac{1.5V}{0.15A}$=10Ω．
故答案為：
（1）如上圖所示；（2）乙；（3）2.2；＜；B；（4）0.5；10．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)物電路圖的連接、串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律的應(yīng)用、電功率公式的應(yīng)用等，會(huì)確定電表的量程和正確的連接是關(guān)鍵．