题目内容

如图所示是用电压表和电流表测量某一小灯泡灯丝正常发光时的电阻和电功率所用的实物图．该小灯泡正常发光时的电压为2.5V，电阻约为15Ω．
（1）请你用笔画线代替导线，把图中电路连接起来（要求：①连线不交叉；②滑片P向左移，灯泡变暗；③电流表、电压表选择合适的量程．）
（2）在连接电路时，开关S不应该．
（3）闭合开关S后，发现电压表示数为1.2V，这时应将滑片P向端滑动，直到电压表示数为V时，再读出电流表的示数，利用公式即可以算出小灯泡正常发光时的电阻．
（4）已知电压表示数为2.5V时，电流表的示数如图所示，该灯泡的额定功率为W．
（5）实验时，小阳发现电流表已损坏，但手边还有另一只电压表V₁和电阻箱（元件符号）可利用，请你帮助利用这些元件重新设计一个测定小灯泡额定功率的方案．
a．在方框内画出新设计的电路图；
b．按新设计的电路图连接好电路后，将滑动变阻器的滑片P移到阻值最大处，再闭合开关，然后调节滑动变阻器的滑片P和，使接在小灯泡两端的电压表 V 的示数为2.5V；
c．记下此时另一块电压表V₁的示数U和电阻箱连入电路中的阻值R₁；
d．根据所测数据，写出计算小灯泡额定功率的表达式：P=．

解：（1）灯泡额定电压是2.5V，电压表可选0～3V量程，灯泡正常发光时电流约为I= $\text{[math]}$ = $\text{[math]}$ ≈0.17A，因此电流表可选0～0.6A量程，灯泡、滑动变阻器、电流表串联，电压表与灯泡并联，电路图如图甲所示．
（2）在连接电路时，开关S不应该闭合．
（3）电压表示数为1.2V，小于灯泡额定电压，由电路图可知，应向右移动滑片，直到电压表示数为灯泡额定电压2.5V为止．
（4）电流表量程是0～0.6A，由图2可知，电流表分度值是0.02A，电流表示数是0.14A，
灯泡额定功率P=UI=2.5V×0.14A=0.35W．
（5）a、灯泡与电阻箱串联，两只电压表分别与灯泡、电阻箱并联，电路图如图乙所示；
b、按新设计的电路图连接好电路后，将滑动变阻器的滑片P移到阻值最大处，再闭合开关，然后调节滑动变阻器的滑片P和电阻箱，使接在小灯泡两端的电压表 V 的示数为2.5V；
d、电路电流I=I₁= $\text{[math]}$ ，灯泡额定功率P=U_LI=2.5V× $\text{[math]}$ ；
故答案为：（1）实物电路图如图甲所示；（2）闭合；（3）右；2.5；（4）0.35；
（5）a、电路图如图乙所示；b、电阻箱；c、2.5× $\text{[math]}$ ．

分析：（1）伏安法测灯泡电阻与电功率实验中，灯泡、滑动变阻器、电流表串联，电压表与灯泡并联，根据灯泡额定电压确定电压表量程，根据灯泡正常发光时的电流确定电流表量程，据此连接电路图，连接电路图时，注意电表正负接线柱不要接反．
（2）连接电路时，开关应断开．
（3）电压表示数小于灯泡额定电压，应移动滑动变阻器滑片，减小滑动变阻器接入电路的阻值，使灯泡电压增大，直到电压表示数等于灯泡额定电压为止．
（4）与图2所示电流表确定电流表量程与分度值，读出电流表示数，由电功率公式P=UI求出灯泡额定功率．
（5）电流表损坏，可把灯泡与电阻箱串联，两只电压表分别测灯泡与电阻箱电压，然后根据串联电路特点、欧姆定律及电功率公式求出灯泡功率．
点评：本题考查了连接电路图、滑动变阻器的调节、电表读数、设计实验电路图、求灯泡功率等问题；实验设计有一定的难度；连接实物图时应注意：①电压表、电流表的正负极不要接反．②注意电压表、电流表的量程不要接错．③滑动变阻器的分压与限流接法，滑片移动时阻值的变化应符合题意要求．④作图要美观，连线不要交叉．

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