Question

1．某同学在做“小灯泡电功率”的实验中，电源电压为4.5V，小灯泡额定电压为2.5V、电阻约为10Ω．
（1）请你用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整．
（2）连接好电路，闭合开关后发现，电流表无示数，电压表示数几乎为电源电压，其故障原因可能是灯泡断路．
（3）小明同学移动滑片P到某一点时，电压表示数（如图乙所示）为2.2V，若他想测量小灯泡的额定功率，应将图甲中滑片P向B（选填“A”或“B”）端移动，使电压表的示数为2.5V．
（4）小明同学移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图丙所示的I-U图象，根据图象信息，可计算出小灯泡的额定功率是0.5W．
（5）完成上述实验后，小明向老师要了一个己知阻值为R₀的电阻和一个单刀双掷开关，借助部分现有的实验器材，设计了如图丁所示的电路，也测出了灯泡的额定功率．请完成下列实验步骤：
①闭合开关S₁，将S₂拨到触点2（选填“1”或“2”），移动滑片，使电压表的示数为2.5V；
②再将开关S₂拨到触点1（选填“1”或“2”），保持滑片的位置不动读出电压表的示数U；
③灯泡额定功率的表达式为P_额=$\frac{2.5V×（U-2.5V）}{{R}_{0}}$（用己知量和测量量表示）．

Answer 1

分析 （1）电流表与灯泡串联，额定电压下灯泡的电压和额定电压相等，根据欧姆定律求出此时电路中电流的大约值．
（2）电压表的示数等于电源电压，说明电压表串联在电路中测电源的电压，即电压表并联的部分断路．
（3）要测量灯泡的额定电功率，需使灯泡两端的电压等于额定电压等于2.5V；根据电流表的量程和分度值读出电流表的示数，根据P=UI求出小灯泡的额定功率．
（4）根据图象信息得出灯泡正常工作时的电流，根据P=UI得出小灯泡额定功率．
（5）在没有电流表的情况下，利用定值电阻和电压表代替电流表与灯泡串联，首先使灯泡两端的电压等于2.5V，然后测出此时定值电阻两端的电压，便可求出电路中的电流，根据P=UI计算出灯泡的额定电功率．

解答 解：（1）当灯泡正常发光时电路中的电流大约为I=$\frac{{U}_{额}}{{R}_{L}}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，灯泡的额定电流大约为0.25A＜0.6A，所以电流表的量程为0～0.6A，且与灯泡串联；滑动变阻器按一上一下的原则与开关串联，如下图所示：
．
（2）灯泡不发光，电压表的示数等于电源电压说明电压表串联在电路中测电源的电压，即电压表并联的灯泡断路；
（3）由图知，电压表的量程为0～3V，分度值为0.1V，则灯泡两端的电压为2.2V＜2.5V，则为了测小灯泡的额定功率，移动向B端变阻器的滑片，使电压表的示数为2.5V；
（4）根据图象信息得出灯泡正常工作时的电流I=0.2A，
灯泡的额定功率P=U_LI=2.5V×0.2A=0.5W．
（5）①首先使灯泡两端的电压为2.5V，使其正常发光，所以闭合开关S_l，将S₂拨到触点2，移动滑片，使电压表的示数为2.5V；
②再测定值电阻两端的电压，将开关S₂拨到触点1，保持滑片的位置不动，读出电压表的示数U，则定值电阻两端的电压为U-2.5V；
③电路中的电流I=$\frac{U-2.5V}{{R}_{0}}$；则灯泡额定功率的表达式为P_额=2.5V×I=$\frac{2.5V×（U-2.5V）}{{R}_{0}}$．
故答案为：（1）如上图所示；（2）灯泡断路；（3）2.2；B；（4）0.5；（5）①2；2.5；②1；③$\frac{2.5V×（U-2.5V）}{{R}_{0}}$．

点评 本题考查了“测定小灯泡的电功率”的实验，涉及到电压表量程的选择、实物电路图的连接、电路故障的判断、欧姆定律和电功率公式的应用等，综合强，给解题带来了困难．