题目内容

9．诗诗和二莹两同学分别做“测定小灯泡的功率”实验，除了小灯泡外，她们所使用的器材规格均相同，小灯的额定电压可能是“1.5V”、“2.0V”或“2.8V”，小灯泡功率相差不大．
（1）图甲是诗诗同学没有连接完的实物电路，请你用笔画线代替导线，将实物电路连接完整（要求滑片向右滑时，灯泡变暗）．

（2）诗诗正确连接好电路，正确操作后，闭合开关时记录了第1组数据，移动滑动变阻器滑片，小灯正常发光时记录了第2组数据，再把滑片移到端点时小灯闪亮一下，后熄灭，并记录了第3组数据，如表所示．则她们所用电源的电压为4.5V，诗诗同学所用小灯的额定功率为0.65W．
电压表示数电流表示数小灯亮暗程度
11.3V0.16A暗
22.5V0.26A正常发光
34.5V0A不发光
（3）同座位的二莹同学实验时，当她连接完最后一根导线，立即看到灯泡发出明亮的光．在一旁观察的诗诗一惊，提醒二莹实验中有问题．请你帮助二莹找出实验中的操作不当之处连接电路时开关未断开（写出一条即可）．
（4）二莹同学改正了操作错误重新连接好电路后，当二莹同学所选用的小灯正常发光时，电压表的示数如图乙所示，而滑片恰好在滑动变阻器的中点上，此时滑动变阻器连入电路的电阻值为10Ω，二莹同学所选用小灯泡的额定功率为0.45W．

分析 （1）因为滑动变阻器滑片右移灯泡变暗，由此可以确定滑动变阻器接入的下面接线柱，把滑动变阻器串联在电路中；电压表测灯泡两端电压，根据其额定电压确定量程；
（2）根据实验现象及表中实验数据分析灯泡熄灭时的电路故障，然后确定电源电压；灯泡正常发光时的功率为额定功率，由表中实验数据找出到灯泡正常发光时的电压与电流，然后由电功率公式求出灯泡额定电功率；
（3）可根据连完电路以后灯泡立刻发光的现象来判断电路的一处错误，然后根据灯泡发光很强来判断另一处错误．
（4）利用甲同学的第3组数据判断出电源电压，根据第一次实验利用串联电路的特点和欧姆定律求得滑动变阻器的最大阻值，求得滑片中点时接入电路的电阻和电压，求得滑动变阻器电流即灯泡电流，根据P=UI计算灯泡额定功率．

解答 解：
（1）测定小灯泡的功率实验中，滑动变阻器与灯泡应串联．滑动变阻器滑片右移灯泡变暗，电路电流变小，电路总电阻变大，滑动变阻器连入电路的电阻变大，滑动变阻器接左下端接线柱．电压表测灯泡两端电压，所以与灯泡并联，由题根据灯泡的额定电压可知电压表应使用0-3V量程．如图所示：
；
（2）滑片移到端点时小灯闪亮一下，后熄灭，电路中电流为0，说明电路断路，灯泡被烧坏，由电路图可知，电压表与电源两极相连，测电源电压，电压表示数是4.5V，因此电源电压是4.5V；
由表中实验数据可知，灯泡正常发光时电压表示数是2.5V，电流表示数是0.26A，因此灯泡额定功率P=UI=2.5V×0.26A=0.65W；
（3）由于刚连完电路，灯泡就发光说明连线时开关是闭合的，而且灯泡发光很亮，说明滑动变阻器接入电路中的阻值未调节到最大值处．
（4）第一次实验中滑片处于最大阻值处，闭合开关得到第一组数据，滑动变阻器电压为：U1=U总-UL=4.5V-1.3V=3.2V，
滑动变阻器最大阻值为：R=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{3.2V}{0.16A}$=20Ω，
二莹同学实验时，灯泡与滑动变阻器串联，使用的滑动变阻器相同，滑片恰好在滑动变阻器的中点上；
所以滑动变阻器接入电路的电阻：R′=$\frac{1}{2}$R=$\frac{1}{2}$×20Ω=10Ω，
电压表选择0～3V量程，分度值0.1V，则电压为1.5V，
根据串联电路的总电压等于各部分电压之和可得：
变阻器两端的电压U′=U-UL=4.5V-1.5V=3V，
根据串联电路电流处处相等，所以灯泡电流为：IL=I′=$\frac{U′}{R′}$=$\frac{3V}{10Ω}$=0.3A，
所以二莹同学所选用小灯泡的额定功率为：PL=ULIL=1.5V×0.3A=0.45W．
故答案为：（1）见上图；（2）4.5；0.65；（3）连接电路时开关未断开；（4）10；0.45．

点评 本题考查了连接电路图、求电源电压、求灯泡额定功率等问题，连接电路图时，注意电表量程的选择，注意电表正负接线柱不要接反，注意滑动变阻器的接法；重点考查欧姆定律的运用，计算量大，分析过程复杂，难度较大．

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