题目内容

利用如图甲所示的实验器材，测定额定电压为6V的小灯泡的电功率．已知滑动变阻器上标有“l2Ω 1A”的字样，电源电压保持不变．请完成下列相关问题：

（1）该实验的原理是．
（2）在甲图上补画一根导线，使得测定小灯泡电功率的电路完整，要求滑片P向右移动时，小灯泡变暗．
（3）连好电路后，要使滑动变阻器的电阻丝全部接入电路，应先将滑片P移至（选填“a”“b”）端，再闭合开关S，此时电压表示数为4.2V，对应的电流表示数如图乙所示．
（4）调节滑片P，当P移至ab中点时，小灯泡恰好正常发光．
（5）继续调节滑片P，当P移至另一点时，灯泡偏亮，读出此时电压表、电流表示数分别为6.5V、0.52A．
（6）根据实验过程填完下表．
实验次数电压表示数/V 电流表示数/A 亮度功率/W
1 4.2 偏暗
2 6.0 正常
3 6.5 0.52 偏亮 3.38

解：
（1）测量小灯泡功率的实验原理为P=UI；
（2）变阻器一端已经连好，根据变阻器的工作原理，要想滑片右移时阻值变大，导线必须连在左下端，实物电路连接如右图所示：
（3）连好电路后，闭合开关前，为防止电路中电流过大烧毁元件，变阻器的阻值应在最大值处，故滑片P应滑至b端；
滑动变阻器接入电路电阻最大时，电路电流最小，而滑动变阻器允许通过的最大电流为1A，所以电流表指针指示的电流是0.4A；
此时灯泡的实际功率为P₁=U₁I₁=4.2V×0.4A=1.68W；
（4）（5）（6）①滑动变阻器两端电压为U_最大=0.4A×12Ω=4.8V，
电源电压为U=U₁+U_最大=4.2V+4.8V=9V；
②灯泡正常发光时，滑动变阻器两端电压为U_半=U-U_额=9V-6V=3V，
通过灯泡的电流为I_额=I_半= $\text{[math]}$ = $\text{[math]}$ =0.5A，
灯泡的额定功率为P_额=U_额I_额=6V×0.5A=3W．
故答案为：
（1）P=UI；
（2）实物连接如下：

；
（3）b；
（6）实验结果如下表：

实验次数	电压表示数/V	电流表示数/A	亮度	功率/W
1	4.2	0.4	偏暗	1.68
2	6.0	0.5	正常	3
3	6.5	0.52	偏亮	3.38

分析：（1）伏安法测灯泡电功率的原理是：电功率公式P=UI；
（2）要求滑片P向右移动时，小灯泡变暗，即使整个电路中的电流变小，故此时电路中的电阻要变大，滑片最左端要和开关连接；
（3）连好电路后，闭合开关前，为防止电路中电流过大烧毁元件，变阻器的阻值应在最大值处，故滑片P应滑至b端；已知滑动变阻器接入电路电阻最大，所以此时电路电流最小，根据滑动变阻器允许通过的电流和电流表指针位置，确定此时的电路电流；已知灯泡两端实际电压和通过的电流，利用公式P=UI得到实际功率；
（4）（5）（6）①在上一步中，已知滑动变阻器全部接入电路和通过电路的电流，可以得到滑动变阻器两端电压；已知电压表示数和滑动变阻器两端电压，可以得到电源电压；
②灯泡正常发光时两端电压为额定电压，已知电源电压，可以得到滑动变阻器两端电压；已知滑动变阻器接入电路的电阻和两端电压，可以得到电路电流；已知灯泡额定电压和通过的电流，利用公式P=UI得到额定功率．
点评：在物理实验中，探究用电器的功率经常见到，该类实验题总体难度不大，但是因为涉及的知识点较多，稍微马虎就容易出错，故做该类题时细心最为重要．