Question

11．在测量“小灯泡电功率”的实验中，小明所在的实验小组用的电源电压为4.5V，小灯泡的额定电压为2.5V，电阻大约为10Ω，有两个规格分别为A：“5Ω  1A”、B：“20Ω  2A”的滑动变阻器可供选择．

（1）闭合开关前，滑动变阻器应处于最大阻值状态；
（2）本实验中应该选择规格为B的滑动变阻器（选“A”或“B”）；
（3）请你用笔画线代替导线，将实物电路补充完整．（导线不能交叉）
（4）小明在连接好电路后发现电压表与电流表均有示数，但示数很小，且无论如何移动滑动变阻器滑片，电压表与电流表示数均无明显变化．则可能存在的原因是滑动变阻器是选择的最下面的两个接线柱．
（5）连好电路，闭合开关后，移动滑片P到某一点时，电压表示数（如图乙所示）为2V，若他想测量小灯泡的额定功率，应将图甲中滑片P向A（选填“A”或“B”）端移动，使电压表的示数为2.5V．
（6）小丽同学移动滑片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．

Answer 1

分析 （1）为了保护电路，在连接实物图时，开关应该断开；保护电路的滑动变阻器处于最大阻值处；
（2）灯泡正常发光时的电压和额定电压相等，根据欧姆定律求出此时电路中的电流，根据串联电路的电压特点求出滑动变阻器两端的电压，利用欧姆定律求出滑动变阻器接入电路中的阻值即可选择器滑动变阻器的规格；为防止电路中电流过大烧坏用电器，开关应断开；根据灯泡额定电流的大约值确定电流表的量程；
（3）电流表0～0.6A的量程串联在电路中即可；
（4）滑动变阻器的正确接法是“一上一下”；
（5）根据电压表的量程和分度值读出电压表的示数，电压表的示数小于灯泡的额定电压，要使灯泡正常工作，灯泡两端电压增大到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；
（5）从图象中查得额定电压下的额定电流，根据P=UI计算额定功率．

解答 解：（1）为保护电路，闭合开关前，滑动变阻器的滑片处于最大阻值处的B端；
（2）灯泡正常发光时的电压等于额定电压U_L=2.5V，根据欧姆定律可知此时电路电流约为I=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，滑动变阻器两端电压U_滑=U-U_L=4.5V-2.5V=2V，此时滑动变阻器接入电路的阻值R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{2V}{0.25A}$=8Ω，所以本实验中应该选择规格为“20Ω  2A”的滑动变阻器；
（3）在连接电路时，为保护电路，开关应断开；灯泡的额定电流约为0.25A，所以电流表的量程为0～0.6A；
电流表0～0.6A的量程串联在电路中，如下图所示：

（4）连接好电路后发现电压表与电流表均有示数，但示数很小，且无论如何移动滑动变阻器滑片，电压表与电流表示数均无明显变化．则可能存在的原因是滑动变阻器是选择的最下面的两个接线柱；
（5）电压表使用0～3V量程，分度值为0.1V，电压为2V；要使灯泡正常工作，灯泡两端电压从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A端移动，使电压表的示数为2.5V；
（6）从图象得知，灯泡在2.5V下的电流为0.2A，灯泡的额定功率P_额=U_额I_额=2.5V×0.2A=0.5W．
故答案为：（1）最大阻值；（2）B；（3）如上图所示；（4）滑动变阻器是选择的最下面的两个接线柱；（5）2；A；（6）0.5．

点评 本题考查了伏安法测小灯泡电功率的实验，涉及了滑动变阻器规格的选择和电表量程的选择、串联电路特点和欧姆定律以及电功率的计算、电压表的读数、滑动变阻器的正确使用等，要注意灯泡正常发光时的电压和额定电压相等．