Question

15．如圖甲是測量小燈泡額定功率的實驗裝置，小燈泡上標(biāo)有2.5V的字樣．

（1）圖甲中有一根導(dǎo)線還沒有連好，應(yīng)該把它接在電壓表3（選填“-”、“3”或“15”）接線柱上．
（2）閉合開關(guān)后，移動滑動片在某處時，電壓表示數(shù)為2V，電流表示數(shù)如圖乙所示．為測量燈泡的額定功率，應(yīng)將滑動變阻器的滑片P向D（選填“C”或“D”）端滑動，直到電壓表示數(shù)為2.5V時，讀出電流表的示數(shù)為0.22A，則小燈泡的額定功率為0.55W．
（3）在實驗中，小明移動滑動片，在讀出電壓表示數(shù)為2V，電流表示數(shù)為0.2A后，就結(jié)束了實驗，他通過如下計算求出了燈泡的額定功率．R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2V}{0.2A}$=10Ω，P_額=$\frac{{U}_{額}^{2}}{R}$=$\frac{（2.5V）^{2}}{10Ω}$=0.625W
你認(rèn)為小明的做法是否妥當(dāng)？不妥當(dāng)，理由是燈泡在不同電壓下，電流不同，溫度不同，電阻不相等．
（4）完成上述實驗后，小雨用了一個已知阻值為R₀的電阻和一個單刀雙擲開關(guān)，借助部分現(xiàn)有的實驗器材，設(shè)計了如圖的電路，也測出了燈泡的額定功率．請完成下列實驗步驟：
①閉合開關(guān)S_l，將S₂撥到觸點2選填（“1”或“2”），移動滑片，使電壓表的示數(shù)為2.5V；
②再將開關(guān)S₂撥到觸點1（選填“1”或“2”），保持滑片的位置不動，讀出電壓表的示數(shù)U；
③燈泡額定功率的表達式為P額=$\frac{2.5V×（U-2.5V）}{{R}_{0}}$．（用已知量和測量量表示）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燈泡的額定電壓判斷電壓表的量程；
（2）燈泡正常發(fā)光時，燈泡的實際功率等于額定功率；根據(jù)串分壓的知識判斷出滑動變阻器的阻值變化，從而判斷出滑片的移動方向；由P=UI可以求出燈泡額定功率；
（3）燈絲的電阻隨溫度的增大而增大，在不同電壓下燈絲電阻不同，據(jù)此分析答題．
（4）有電流表的情況下，利用定值電阻和電壓表代替電流表與燈泡串聯(lián)，首先使燈泡兩端的電壓等于2.5V，然后測出此時定值電阻兩端的電壓，便可求出電路中的電流，根據(jù)P=UI計算出燈泡的額定電功率．

解答 解：（1）由題意知，小燈泡的額定電壓為2.5V，所以電壓表可選擇0～3V的量程，故實物圖中為連接的導(dǎo)線應(yīng)與電壓表的3接線柱相連；
（2）閉合開關(guān)后，電壓表示數(shù)為2V，低于額定電壓，所以應(yīng)減小滑變阻器的阻值，減少分得的電壓，滑片應(yīng)向右即D端移動，使電壓表的示數(shù)等于燈泡的額定電壓2.5V，燈泡額定功率：P=UI=2.5V×0.22A=0.55W；
（3）不妥當(dāng)；因為燈絲的電阻隨溫度的升高而增大，當(dāng)燈泡兩端電壓不同時，燈絲的溫度不同，燈絲的電阻不同，因此小明的計算方法不妥當(dāng)．
（4）①閉合開關(guān)S₁，將S₂撥到觸點2，移動滑片，使電壓表的示數(shù)等于燈泡額定電壓2.5V．
②再將開關(guān)S₂撥到觸點1，并保持滑片的位置不變，讀出電壓表的示數(shù)U．
③電路電流：I=$\frac{{U}_{R0}}{{R}_{0}}$=$\frac{U-{U}_{L}}{{R}_{0}}$=$\frac{U-2.5V}{{R}_{0}}$，燈泡額定功率的表達式為：P_額=U_額I=$\frac{2.5V×（U-2.5V）}{{R}_{0}}$；
故答案為：（1）3；（2）D；2.5；0.55；（3）不妥當(dāng)；燈泡在不同電壓下，電流不同，溫度不同，電阻不相等．（4）①2；2.5；②1；③$\frac{2.5V×（U-2.5V）}{{R}_{0}}$．

點評 此題是測量小燈泡額定功率的實驗，考查了電路連接中應(yīng)該注意的問題、電壓表量程的選擇及電流表的讀數(shù)；同時考查了電功率及電阻的計算，還涉及到了燈絲電阻與溫度的關(guān)系．