Question

4．在“測(cè)小燈泡電功率”實(shí)驗(yàn)中，電源電壓為3V，小燈泡額定電壓為2.5V．

（1）請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線將圖甲所示的實(shí)物電路連接完整（要求：滑動(dòng)變阻器的滑片向右移動(dòng)時(shí)小燈泡變暗）．
（2）閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)調(diào)至最右（選填“左”或“右”）端．
（3）甲圖中的小燈泡若被短路，閉合開關(guān)，觀察兩只電表示數(shù)，會(huì)發(fā)現(xiàn)電壓表無(wú)示數(shù)、電流表有示數(shù)．
（4）故障排除后，閉合開關(guān)移動(dòng)滑片，當(dāng)電壓表示數(shù)為1.5V時(shí)，電流表示數(shù)如圖乙，則小燈泡的功率為0.48W．要使小燈泡正常發(fā)光，應(yīng)將滑片向左移動(dòng)．
（5）完成上述實(shí)驗(yàn)后，小華又設(shè)計(jì)了如圖丙的電路，測(cè)量另一個(gè)小燈泡的額定功率，已知該小燈泡正常工作的電流為I₁．
①只閉合開關(guān)S₁，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器R₂的滑片，使電流表示數(shù)為I₁；
②只閉合開關(guān)S₂，滑動(dòng)變阻器R₂的滑片位置不變，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R₁的滑片，使電流表示數(shù)為I₁；再將滑動(dòng)變阻器R₂的滑片調(diào)到最左端，電流表示數(shù)為I₂．則小燈泡的額定功率表達(dá)式為P_額=$\frac{U{{I}_{1}}^{2}}{{I}_{2}}$．（電源電壓恒為U）

Answer 1

分析 （1）電壓表與燈泡并聯(lián)，將變阻器串聯(lián)在電路中，滑片向右滑動(dòng)燈泡變暗，則電阻應(yīng)變大，從而確定下面所接的接線柱；
（2）閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)調(diào)至最大阻值處；
（3）小燈泡若被短路，電壓表也被短路，無(wú)示數(shù)，電路中有電流．
（4）電流表讀數(shù)：首先確定使用的量程，然后確定每一個(gè)大格和每一個(gè)小格代表的示數(shù)，然后根據(jù)P=UI計(jì)算功率；
然后根據(jù)串聯(lián)電路分壓的特點(diǎn)確定滑動(dòng)變阻器移動(dòng)的方向；
（5）讀題明確此實(shí)驗(yàn)的原理是利用替代法，測(cè)出燈泡的電阻，再通過(guò)電功率的變形公式P=I²R可計(jì)算小燈泡的額定功率．

解答 解：（1）將電壓表并聯(lián)在電路中，因?yàn)闊襞莸念~定電壓為2.5V，故電壓表的量程為0-3V；
滑動(dòng)變阻器串聯(lián)在電路中，滑片向右移動(dòng)時(shí)小燈變暗，下面應(yīng)接左邊的接線柱，如圖所示：

（2）閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)移至阻值最大即最右端；
（3）小燈泡若被短路，電壓表也被短路，無(wú)示數(shù)，電路中有電流，電流表有示數(shù)；
（4）根據(jù)圖乙可知，電流表量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.32A；
燈泡的額定功率：P=UI=1.5V×0.32A=0.48W；
電壓表的示數(shù)為1.5V，小于燈泡的額定電壓，故需減小滑動(dòng)變阻器分得的電壓，即減小滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻，故將滑片向左移動(dòng)；
（5）分析實(shí)驗(yàn)的原理可以得出其具體的步驟為：①只閉合開關(guān)S₁，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器R₂的滑片，使電流表示數(shù)為I₁；
②只閉合開關(guān)S₂，保持滑動(dòng)變阻器R₂的滑片位置不變，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R₁的滑片使電流表示數(shù)為I₁；
再將滑動(dòng)變阻器R₂的滑片調(diào)到最左端，讀出電流表的示數(shù)為I₂；
③則小燈泡的電阻與變阻器R₁此時(shí)的電阻相同，即R_L=$\frac{U}{{I}_{2}}$，
小燈泡的額定功率P_額=I₁²R_燈=I₁²•$\frac{U}{{I}_{2}}$=$\frac{U{{I}_{1}}^{2}}{{I}_{2}}$．
故答案為；（1）見上圖；（2）右；（3）電壓表無(wú)示數(shù)、電流表有示數(shù)；（4）0.48；左；（5）R₂；R₁；  $\frac{U{{I}_{1}}^{2}}{{I}_{2}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查測(cè)量小燈泡電功率”，運(yùn)用了兩種不同的測(cè)量方法，要求我們對(duì)實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)動(dòng)、滑動(dòng)變阻器的使用，電流表的讀數(shù)，功率的計(jì)算、歐姆定律的應(yīng)用以及故障問題等．屬于常見題型，難度不大．