Question

19．在測定“小灯泡额定电功率”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，滑动变阻器有三种规格，R₁（5Ω  2A）、R₂（10Ω  1.5A）、R₃（50Ω  1A）
（1）为完成实验，应该选择的滑动变阻器是R₂．
（2）请你用笔画线代替导线，将图1中的实物电路连接完整．
（3）小叶同学闭合开关，移动滑片P到某一点时，电压表示数（如图2所示）为2.2V，若他想测量小灯泡的额定功率，应将图中滑片P向B（选填“A”或“B”）端移动，使电压表的示数为2.5V．
（4）小叶同学移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成如图3所示的I-U图象，由此可计算出小灯泡的额定功率是0.5W．
（5）在测量过程中，电流表和滑动变不慎损坏，小明撤去电流表，用一个电阻箱代替测动变阻器接入原电路中．也测出了小灯泡的额定功率，请你简要写出他的测里步骤和额定电功率的表达式．
步骤：①闭合开关，调节电阻箱，使电压有的示数为2.5V，记下此时电阻箱连入电路的电阻R₀；②因电源电压为4.5V，则此时电路中的电流为I=$\frac{U-{U}_{L额}}{{R}_{0}}$=$\frac{4.5V-2.5V}{{R}_{0}}$=$\frac{2V}{{R}_{0}}$；③表达式P=$\frac{5{V}^{2}}{{R}_{0}}$．

Answer 1

分析 （1）求出灯泡正常发光时滑动变阻器 接入电路的电阻，然后选择滑动变阻器．
（2）把电流表与灯泡串联接入电路，电压表并联在灯泡两端．
（3）由图示电压表确其量程与分度值，读出其示数，根据电压表示数与灯泡额定电压的关系确定滑片的移动方向．
（4）由图示图象求出灯泡额定电压对应的电流，然后由P=UI求出灯泡额定功率．
（5）由题意可知，电阻箱与灯泡串联，根据串联电路的电压特点求出当小灯泡在额定电压下工作时电阻箱两端的电压，根据欧姆定律求出电路中的电流，根据P=UI得出小灯泡额定功率的表达式．

解答 解：（1）灯泡正常发光时的电流I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，灯泡正常发光时滑动变阻器接入电路的阻值：R=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{U-{U}_{L额}}{I}$=$\frac{4.5V-2.5V}{0.25A}$=8Ω，滑动变阻器应选R₂．
（2）灯泡正常发光时的电流约为0.25A，电流表的量程应选0～0.6A；灯泡额定电压为2.5V，电压表选0～3V量程，把灯泡与电流表串连接入电路，电压表并联在灯泡两端，电路图如图所示：

（2）连接好最后一根导线，灯泡立即发光，这是连接电路时没有断开开关造成的；灯泡发出明亮耀眼的光，说明灯泡实际功率很大，电路电流很大，电路电阻很小，这是连接电路时滑动变阻器滑片没有移到最大阻值处造成的．
（3）由图乙知，电压表量程是0～3V，最小分度值是0.1V，电压表示数是2.2V；要使灯泡正常工作，灯泡两端电压从2.2V增大到2.5V，电路电流要增大，总电阻要减小，滑动变阻器的电阻要减小，滑片向B端移动，使电压表的示数为2.5V；
（4）由图丙所示I-U图象可知，灯泡额定电压U=2.5V，所对应的电流I=0.2A，则灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
（5）①闭合开关，调节电阻箱，使电压有的示数为2.5V，记下此时电阻箱连入电路的电阻R₀，
②因电源电压为4.5V，则此时电路中的电流为I=$\frac{U-{U}_{L额}}{{R}_{0}}$=$\frac{4.5V-2.5V}{{R}_{0}}$=$\frac{2V}{{R}_{0}}$；
③灯泡额定功率：P=UI=2.5V×$\frac{2V}{{R}_{0}}$=$\frac{5{V}^{2}}{{R}_{0}}$．
故答案为：（1）R₂；（2）如图所示；（3）2.2；B；（4）0.5；（5）①闭合开关，调节电阻箱，使电压有的示数为2.5V，记下此时电阻箱连入电路的电阻R₀；②因电源电压为4.5V，则此时电路中的电流为I=$\frac{U-{U}_{L额}}{{R}_{0}}$=$\frac{4.5V-2.5V}{{R}_{0}}$=$\frac{2V}{{R}_{0}}$；③P=$\frac{5{V}^{2}}{{R}_{0}}$．

点评 本题考查了“测定小灯泡的额定功率”的实验，涉及到了电流表量程的选择、实物电路图的连接、电压表的读数，功率计算、从图象获取信息的能力等，综合性强．