Question

15．物理小組利用如圖1的實驗電路測量小燈泡的額定功率，已知待測小燈泡額定電壓為4.5V；小燈泡額定功率約為1W，電源電壓恒為6V．

（1）小劉同學連接的實驗電路如圖甲．仔細檢查電路后，小組成員小宇、小新同學認為要完成本實驗，需要對小劉連接的電路進行改正．
小宇認為：“只需要將甲圖中導線①在C接線柱的連接改接到B接線柱處”；
小新認為：“只需要將甲圖中導線②在C接線柱的連接改接到B接線柱處”．
你認為小新（填“小宇”“小新”或“小宇和小新”）的觀點是正確的．
（2）改成正確的電路連接后，移動滑動變阻器的滑片，當電壓表示數(shù)為4.5V時．電流表示數(shù)如圖1乙，小燈泡額定功率的測量值0.99W．
（3）若該小燈泡被燒壞了，斷開開關后（滑動變阻器滑片位置不變），物理小組用規(guī)格為“4.5V、1.5W”的小燈泡替換已燒壞小燈泡．當再閉合開關后，為使其兩端電壓達到額定電壓，應讓滑動変阻器的滑片向B端移動（填“位置不變”、“向A端移動”或“向B端移動”）．
（4）某實驗小組的同學除了測燈泡額定功率外，還記錄了燈泡在不同電壓下電流表的示數(shù)，并根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)正確繪制了燈泡的I-U 圖象，他們繪制的圖象與圖2中丙一致．
（5）小華打算增加一個阻值為10Ω的電阻R0，只利用一只電表，通過簡單操作（開關S接“a”、“b”各一次）來測量小燈泡的額定功率．圖3甲、乙是她設計的兩種不同方案的電路圖．則以下判斷正確的是B（填字母）．
A．兩種方案都能  B．兩種方案都不能    C．丙方案能，丁方案不能    D．丙方案不能，丁方案能．

Answer 1

分析 （1）據(jù)實物圖的連接，分析可知，此時變阻器被短路，故應該從讓變阻器接入電路的角度考慮，且讓電壓表必須測量小燈泡的電壓，而不能測量總電壓；
（2）根據(jù)據(jù)電流表的量程，判斷出分度值，而后讀出電流表的示數(shù)，據(jù)P=UI可以計算出電功率；
（3）計算所換的燈泡的電阻值，與原燈泡的電阻相比較，再根據(jù)串聯(lián)分壓，可判斷滑片的移動情況；
（4）燈泡的電阻隨著溫度的升高而增大，根據(jù)I=$\frac{U}{R}$作出分析和解答
（5）開關S接“a”、”b”各一次，根據(jù)電路圖，確定能否使小燈泡正常發(fā)光，若不能，則無法測量小燈泡的額定電功率．

解答 解：（1）據(jù)實物圖的連接，分析可知，此時變阻器被短路，
故應該從讓變阻器接入電路的角度考慮，且讓電壓表必須測量小燈泡的電壓；故小宇的方案可以讓變阻器接入電路，但此時電壓表測量的是變阻器和燈泡的總電壓，故不合理；
小新的方案可以讓變阻器串聯(lián)接入電路，且電壓表測量小燈泡的電壓，故該方案合理；
（2）由圖可知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，其示數(shù)為0.22A，
則小燈泡額定功率的測量值為P_額=U_額I′=4.5V×0.22A=0.99W．
（3）由公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，R=$\frac{{U}^{2}}{P}$，額定電壓不變，新更換小燈泡的額定功率變大，則電阻變小，
由串聯(lián)分壓可知，同等情況下其分壓較小，閉合開關后，為使其兩端電壓達到額定電壓，應讓滑動變阻器的滑片向B端移動，以減小變阻器的阻值，減小變阻器的分壓．
（4）燈泡的電阻隨著溫度的升高而增大，根據(jù)I=$\frac{U}{R}$，得R=$\frac{U}{I}$，電壓的變化量應大于電流的變化，由下圖可知，只有丙正確；

故選丙圖象．
（5）圖甲中，無論S接a還是接b都無法得知小燈泡是否正常發(fā)光，甲方案不能測定小燈泡的額定電功率；
乙方案中，R₀、小燈泡、變阻器三者串聯(lián)，S接a時，電壓表測定值電阻的電壓，S接b時測燈和定值電阻的總電壓，都無法確定小燈泡是否正常發(fā)光，乙方案不能測定小燈泡的額定電功率．所以，兩種方案都不能測出小燈泡的額定功率．
故選B．
故答案為：（1）小新；（2）0.99；（3）向B端移動；（4）丙；（5）B．

點評 本題測小燈泡的功率，涉及電路的連接、實驗的過程等，電功率大小的比較，考查特殊情況下測額定功率方案設計，綜合性強，難度較大．