Question

2．在测量小灯泡正常发光时的电功率的实验中，提供的器材有：数控电源、标有“2.5V”的小灯泡（电阻不变）、滑动变阻器R、电阻箱R₀[可在0-999.9（900+90+9+0.9）Ω调节阻值]、电流表、电压表、开关及导线若干．
（1）琳琳按图甲电路图正确连接电路，闭合开关，灯泡不亮，此时电压表示数为0.1V，电流表示数为0.04A，则小灯泡电阻为2.5Ω，他下一步的正确操作是移动变阻器滑片P，增大电流和电压，观察灯泡的亮度；

（2）实验中，电流表出现了故障，同组的玥玥又找来两个开关S₂、S₃和一个电阻箱R₀设计了图乙所示的电路．
①正确连接电路后，将电阻箱阻值调到最大值．
②闭合S₁和S₃，断开S₂，当电阻箱的旋钮调到图丙所示位置时，电阻箱接入电路中的阻值R₀=17.5Ω．此时，电压表示数为2.5V，小灯泡正常发光，其额定功率为2.5W．
③接着断开S₃，闭合S₁和S₂，此时电压表示数为20 V．

Answer 1

分析 （1）灯泡的亮度是由其实际功率决定的，由分析灯泡不亮的原因；根据R=$\frac{U}{I}$计算电阻；
（2）②根据图丙读出电阻箱接入电路的阻值；根据串联电路特点和欧姆定律计算灯泡正常发光的电流，由P=UI计算灯泡的额定功率；
③断开S₃，闭合S₁和S₂，此时电压表示数为电源电压．

解答 解：
（1）由图甲知，电压表测灯泡两端电压，电流表测通过灯泡的电流，电压表示数为0.1V，电流表示数为0.04A，灯泡的电阻为R=$\frac{U}{I}$=$\frac{0.1V}{0.04A}$=2.5Ω；此时灯泡实际功率：P_实=U_实I_实=0.1V×0.04A=0.004W，由于灯泡实际功率太小，所以灯泡不亮；所以接下来的操作是移动变阻器滑片P，增大电流和电压，观察灯泡的亮度；
（2）②电阻箱接入电路的阻值R₀=17.5Ω；闭合开关S₁，将开关S₂拨至“2”位置，电压表测灯泡两端电压，
由图丙可知，灯泡恰好正常发光，则电阻箱接入电路的阻值R₀=0×100Ω+1×10Ω+7×1Ω+5×0.1Ω=17.5Ω；
闭合S₁和S₃，断开S₂，电压表测L两端电压，此时电压表示数为2.5V，
已知R_L=2.5Ω，此时电路中电流：I=I_L=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$，
则灯泡额定功率：P_L=U_额I_L=2.5V×$\frac{2.5V}{2.5Ω}$=2.5W；
③断开S₃，闭合S₁和S₂，此时电压表示数为电源电压，
由②可得，电压表示数为，U=U_L+U_R0=U_L+IR₀=U_L+$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$×R₀=2.5V+$\frac{2.5V}{2.5Ω}$×17.5Ω=20V．
故答案为：（1）2.5；  向左移动滑动变阻器滑片P，增大电流和电压，观察灯泡的亮度；（2）17.5；2.5；20．

点评 本题是测灯泡额定功率的实验，考查了电路故障、电阻箱读数、串联电路特点和欧姆定律应用、功率的计算等，综合性强．