Question

12．小明到實(shí)驗(yàn)室做“測(cè)量小燈泡額定功率”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，老師只給他提供了如下器材：標(biāo)有“2.5V”的小燈泡、電源、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)、兩個(gè)電壓表（沒(méi)有電流表）、R₀=10Ω的定值電阻、導(dǎo)線若干．他根據(jù)所給定的器材經(jīng)過(guò)認(rèn)真思考后設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)電路圖甲．

（1）閉合開(kāi)關(guān)前，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器調(diào)至阻值最大的位置．
（2）閉合開(kāi)關(guān)后，為了測(cè)量小燈泡的額定功率，應(yīng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電壓表的示數(shù)為2.5V，此時(shí)電壓表的示數(shù)如圖乙所示，是2.4V．
（3）小燈泡的額定功率為0.6W．
（4）他還進(jìn)一步設(shè)計(jì)出了只有電流表沒(méi)有電壓表解決這個(gè)問(wèn)題的方法，其電路如圖丙所示，R₀=10Ω，并認(rèn)為關(guān)鍵的一步是必須調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電流表的示數(shù)為0.25A時(shí)，再讀出電流表的示數(shù)，才能計(jì)算出小燈泡的額定功率．

Answer 1

分析 （1）為防止電路中的電流過(guò)大、燒壞電路元件，閉合開(kāi)關(guān)前滑動(dòng)變阻器處于最大阻值處；
（2）額定電壓下燈泡的實(shí)際功率和額定功率相等，據(jù)此判斷燈泡兩端的電壓，根據(jù)電壓表的量程和分度值讀出V₂的示數(shù)；
（3）根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)和歐姆定律求出電路中的電流，再根據(jù)P=UI求出小燈泡的額定功率；
（4）由圖丙可知，R₀與L并聯(lián)后再與滑動(dòng)變阻器R串聯(lián)，電流表A₂測(cè)通過(guò)R₀的電流，根據(jù)并聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)和歐姆定律結(jié)合燈泡的額定電壓求出電流表A₂的示數(shù)．

解答 解：（1）為保護(hù)電路，閉合開(kāi)關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片位于最大阻值處；
（2）由甲電路可知，燈泡L與定值電阻R₀、滑動(dòng)變阻器R串聯(lián)，電壓表V₁測(cè)L兩端的電壓，電壓表V₂測(cè)R₀兩端的電壓，
要測(cè)小燈泡的額定功率，應(yīng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電壓表V₁的示數(shù)為2.5V，
由圖乙可知，電壓表V₂的量程為03V，分度值為0.1V，示數(shù)U₀=2.4V；
（3）因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，燈泡兩端的電壓為2.5V時(shí)電路中的電流：
I=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$=$\frac{2.4V}{10Ω}$=0.24A，
小燈泡的額定功率：
P_L=U_LI=2.5V×0.24A=0.6W；
（4）由圖丙可知，R₀與L并聯(lián)后再與滑動(dòng)變阻器R串聯(lián)，電流表A₂測(cè)通過(guò)R₀的電流，
因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，
所以，測(cè)量燈泡額定功率時(shí)通過(guò)R₀的電流：
I₀=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{0}}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A．
故答案為：（1）最大 （2）2.5；2.4； （3）0.6；（4）0.25．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)和電壓表的讀數(shù)、串并聯(lián)電路的特點(diǎn)、歐姆定律、電功率公式的應(yīng)用等，要注意額定電壓下燈泡的實(shí)際功率和額定功率相等．