Question

18．在“測定額定電壓為2.5V小燈泡的電功率”的實驗中，陽陽同學已連接好如圖1所示的部分電路．

（1）在陽陽所連接的電路中，有兩根導線還沒連好，請你幫他完成電路的連接（其他的導線不要變動）．
（2）連接電路時，開關要斷開；滑動變阻器要滑到A （填“A”或“B”）移動．
（3）開關試觸時，若發(fā)現(xiàn)電流表無示數(shù)，電壓表示數(shù)較大，其故障原因可能是燈泡斷路．
（4）陽陽實驗時，發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)如圖2所示，為了測出小燈泡的額定功率，他應該把滑片向B（填“A”或“B”）移動．
（5）實驗中陽陽測出了三組數(shù)據(jù)，記錄在表中．若第一次實驗時電流表的示數(shù)如圖3所示，請將此示數(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

（6）他測出小燈泡的額定功率是1W，小燈泡的亮度取決于燈泡的實際功率．
（7）完成上述實驗后，小明發(fā)觀電壓表已壞，她利用剩余器材和老師又給的一個定值電阻R₀、兩個開關S₁、S₂及導線，也完成了對小燈泡額定功率的測量．
①請你在畫出小明完成實驗設計的電路圖．
②寫出測定額定功率的簡要步驟：
a、閉合開關S、S₁，調(diào)節(jié)滑片P，使電流表A的示數(shù)為$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$
b、保持滑動變阻器阻值不變，閉合開關S₂，斷開開關S₁，讀出電壓表A的示數(shù)為I．
③額定功率的表達式：P_額=2.5V×（I-$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$）．

Answer 1

分析 （1）電流表、燈泡、滑動變阻器串聯(lián)在電路中；
（2）連接電路時，開關應斷開；滑動變阻器要滑到最大值處；
（3）電流表無示數(shù)說明電路斷路，電壓表示數(shù)較大說明電壓表連接在電源兩端，電壓表并聯(lián)電路之外無斷路，由此分析故障原因；
（4）先確定電流表的量程和最少分度值，再讀出示數(shù)；根據(jù)串聯(lián)的電流的分壓原理，增大小燈泡兩端的電壓，需要減小滑動變阻器接入電路的阻值，判斷滑片的移動方向；
（5）確定電流表的量程、最小分度值，讀出電流表的示數(shù)；
（6）利用已知阻值的電阻R₀和電流表及滑動變阻器，將燈泡兩端的電壓調(diào)至2.5V，再用電流表和電路特點測出通過燈泡的電流，再利用P=UI計算其功率．

解答 解：
（1）電流表、燈泡、滑動變阻器串聯(lián)在電路中，滑動變阻器應一上一下接，如圖所示．
；
（2）為了保護電路，連接電路時，開關應斷開；滑動變阻器要滑到最大值處，所以滑片應向A端移動；
（3）電流表無示數(shù)說明電路斷路，電壓表示數(shù)較大說明電壓表連接在電源兩端，且電壓表并聯(lián)電路之外無斷路，其故障原因可能是燈泡斷路；
（4）由圖2知，電壓表使用0-3V量程，分度值0.1V，小燈泡兩端的電壓為2V，要增大小燈泡兩端的電壓U_L為額定電壓2.5V，需要減小滑動變阻器接入電路的阻值R，故滑片應向B端移動；
（5）由圖3知，電流表量程是0-0.6A，最小分度值是0.02A，電流表示數(shù)是I=0.36A；
（6）電燈的額定電壓為2.5V，表格中對應的電流為0.40A，故額定功率P=UI=2.5V×0.40A=1W；
由表格數(shù)據(jù)知，燈泡兩端電壓越大，通過的電流越大，燈泡的實際功率越大，燈泡越亮，即：小燈泡的亮度是由其實際功率決定的；
（5）①由分析設計電路圖如圖所示：

②步驟：a、閉合開關S、S₁，調(diào)節(jié)滑片P，使電流表A的示數(shù)為$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$；
b、保持滑動變阻器阻值不變，閉合開關S₂，斷開開關S₁，讀出電壓表A的示數(shù)為I；
③小燈泡的額定功率表達式：P_額=U_額I_額=2.5V×（I-$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$）．
故答案為：（1）見上圖；（2）斷開；A；（3）燈泡斷路；（4）B；（5）0.36；
（6）1；實際功率；（7）①見上圖；②a、S、S₁； b、閉合開關S₂，斷開開關S₁；③2.5V×（I-$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$）．

點評 本題考查了電路的連接和滑動變阻器使用以及電流表的讀數(shù)、電功率的計算等．注意額定功率必須是在額定電壓下的功率．難點在于利用電流表和調(diào)節(jié)滑動變阻器既使燈泡正常工作又能測出通過燈泡的電流，這對電路設計能力有一定的要求，難度較大．