Question

14．某班东东同学到实验室做“测定小灯泡功率”的实验，被测小灯泡的额定电压为2.5v，电阻约为10Ω．实验室有如下器材：电源（电压为6v）、电流表（0～0.6A 0～3A）、电压表（0～3V 0～15V）、开关各一个，导线若干，滑动变阻器三只：R₁（5Ω 0.5A）、R₂（50Ω 0.5A）、R₃（500Ω 1A）．同学们设计的电路如图甲所示：

（1）在东东所连接的电路中，有两根导线还没连好，请你帮他完成电路的连接（其他的导线不要变动）．
（2）本实验的实验原理是：P=UI．
（3）最合适的滑动变阻器应选用R₂（选填R₁、R₂、R₃）
（4）实验前在检查仪器时，发现电流表指针如图乙所示，则接下来的操作是将电流表指针调零；
（5）东东同学纠正错误之后，在移动滑动变阻器滑片P的同时，眼睛应注视B（选填序号）
A．小灯泡亮度  B．电压表示数  C．电流表示数 D．滑动变阻器滑片
（6）东东同学调节滑动变阻器的滑片到某一位置，电流表和电压表的示数如图丙所示，则此时通过小灯泡的电流是0.22A，灯泡两端的电压是1.8V，此时灯泡的实际功率是0.396W．
（7）改变滑动变阻器的阻值，多次测量通过小灯泡的电流和它两端的电压，根据记录的数据，东东同学们画出了小灯泡中电流随其两端电压变化的关系图象．（如图丁），根据图象提供的信息，算出小灯泡的额定功率为0.625W．

Answer 1

分析 （1）小灯泡和滑动变阻器串联接入电路，电压表并联到灯泡的两端；
（2）测量小灯泡电功率实验的实验原理是P=UI；
（3）由灯泡的额定电压确定电压表的量程．灯泡与滑动变阻器串联在约为6V的电源上，灯泡正常工作时，求得滑动变阻器电压，求得灯泡正常工作时的电流，即滑动变阻器电流，根据R=$\frac{U}{I}$计算需要的滑动变阻器的最小电阻．滑动变阻器最大电阻稍大于电路中需要的电阻．滑动变阻器允许通过的最大电流大于电路中的最大电流．
（4）实验前，要看电表的指针是否指零刻度，不在零刻度要进行调零；
（5）要测量灯泡的额定电功率，应使灯泡两端的电压等于额定电压，所以在移动滑片时，眼睛应盯着电压表；
（6）据电流表和电压表的量程，判断出电流表和电压表的示数；根据P=UI求出功率；
（7）根据小灯泡的额定电压为2.5V，结合U-I图象，找出对应的额定电流，根据P=UI计算灯泡的额定功率．

解答 解：（1）小灯泡和滑动变阻器串联接入电路，电压表并联到灯泡的两端，如图所示：
；
（2）测量小灯泡电功率实验的实验原理是P=UI；
（3）灯泡正常工作时电流为I_L=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A．
测定灯泡功率的实验中，灯泡与滑动变阻器串联，根据串联电路电压特点得，灯泡正常工作时，
滑动变阻器电压为：U'=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，
滑动变阻器电阻为：R'=$\frac{U′}{{I}_{L}}$=$\frac{3.5V}{0.25A}$=14Ω．
滑动变阻器最大电阻稍大于电路需要的滑动变阻器电阻，“5Ω  0.5A”电阻太小，“500Ω  1A”电阻太大．“50Ω  0.5A”的滑动变阻器电阻和电流都合适．
（4）实验前，电流表指针没有在零刻度，需要调零；
（5）测量小灯泡的额定电功率，应使灯泡两端的电压等于额定电压，所以在实验中，移动滑片的同时，眼睛应注视电压表示数，B正确；
（6）根据电压表选用0～3V的量程，可知U_实=1.8V，电流表选用0～0.6A的量程，可知：I_实=0.22A；则功率为：P=UI=1.8V×0.22A=0.396W；
（7）由U-I图象可知，当U_额=2.5V时，I_额=0.25A，所以P_额=U_额I_额=2.5V×0.25A=0.625W．
故答案为：（1）如图；（2）P=UI；（3）R₂；（4）将电流表指针调零；（5）B；（6）0.22；1.8；0.396；（7）0.625．

点评 本题考查了用伏安法测灯泡电功率的实验中电压表、电流表、滑动变阻器的正确使用方法．对于电表量程的选择，应尽量使在不超过电表量程的前提下，使电表指针偏转幅度尽量大些，以保证可以多测几组数据，从而归纳出普遍结论．