Question

【题目】在“测量小灯泡电功率”实验中，如图甲所示，电源电压恒为4.5V，小灯泡标有“2.5V”字样，电流表、电压表、滑动变阻器“10Ω2A”和“50Ω1A”，开关各一个，导线若干。

(1)如图所示，实验电路存在连接错误，只需改动一根导线，即可使电路连接正确，请你在应改动的导线上打“×”，并用笔画线代替导线画出正确的接法。

（__________）

(2)正确连接导线过后，闭合开关，发现电流表无示数，电压表示数较大，故障是：_____。

(3)排除故障后，逐渐移动滑片，看到电压表示数如图乙，为使灯泡正常发光，应向_____（填“左”或“右”）端移动滑片P，图丙为灯泡的U﹣I图象，可知灯泡的额定功率为_____W，根据上述情况，实验中应选择的滑动变阻器为_____。

（拓展）完成上述实验后，实验小组又设计了如图丁所示的电路，测出了额定电流为I额的小灯泡的额定功率。实验方案如下：（电源电压不变，滑动变阻器R1的最大阻值为R1）

①闭合开关S1，移动R1滑片，使电流表的示数为I额灯泡正常发光。

②闭合开关S2，保持R1滑片位置不动，移动R2滑片，使电流表的示数为I额。

③保持_____滑片位置不动，将另一个滑动变阻器滑片移到最左端，电流表的示数为I1，再将此滑动变阻器的滑片移到最右端，电流表的示数为I2。

④小灯泡额定功率的表达式为P额＝_____。（用I额、I1、I2、R1表示）。

Answer 1

【答案】 灯泡断路 右 0.5 50Ω1A R2

【解析】

(1)[1]原电路中，电压表测电源电压，是错误的；电压表应测灯的电压，应将连接电压表3接线柱与变阻器右下接线柱的连线去掉，将电压表3接线柱与灯的右接线柱连接起来，如下所示：

(2)[2]闭合开关，发现电流表无示数，说明电路断路，又因为电压表示数较大，故电路故障是灯泡断路；

(3)[3]由图乙所示电压表可知，其量程为03V，分度值为0.1V，所以示数为2.2V， 小于灯泡额定电压2.5V，为使灯泡正常发光，应增大电路中电流，减小电路中电阻，所以应把滑片向右端移动；

[4]由图象可知，灯泡额定电压2.5V，对应的电流为0.2A，故灯泡额定功率

P=UI=2.5V×0.2A=0.5W

[5]由图丙知当小灯泡的电压为2.5V，电流为0.2A，此时滑动变阻器两端的电压

此时滑动变阻器接入电路的阻值为

由图乙所示可知，电压表示数为2.2V，电路中的电流小于0.2A，则滑动变阻器两端的电压为

由于电路中的电流小于0.2A，此时滑动变阻器连入电路的阻值要大于10Ω，因此应选规格为“50Ω1A”的B滑动变阻器；

【拓展】

③[6]保持R2滑片位置不动，将R1的滑片移到最左端，电流表的示数为I1，再将此滑动变阻器的滑片移到最右端，电流表的示数为I2。

④[7]变阻器R1的最大阻值为R，因电源电压不变，则由串联电路特点和欧姆定律可得

解得

小灯泡额定功率的表达式为