Question

2．小明利用如图甲所示的电路图测量额定电压为2.5V小灯泡的额定功率．
（1）闭合开关前，滑动变阻器滑片应调至b（选填“a”、“b”）端．
（2）闭合开关后，发现小灯泡不亮，但是电路各元件完好且连接无误，则小灯泡不发光的原因是电源电压低（或滑动变阻器的阻值太大等，答案不唯一）．
（3）闭合开关后，移动滑片P到某一位置时，电压表示数为2.3V，若要测量小灯泡的额定功率，应将滑片P向a（选填“a”或“b”）端移动，使小灯泡正常发光，此时（图乙）
电流表的读数为0.3A，小灯泡的额定功率是0.75W．
[拓展]：小明利用电压表和阻值为R₀的定值电阻，也测出了此小灯泡的额定功率．他选择了 满足实验要求的实验器材，并连接了部分实验电路，如图丙所示．
（1）请只添加两条导线完成图丙所示的实验电路的连接；
（2）请把小明的实验步骤补充完整：
a、断开开关S₂，闭合开关S₁、S₃，移动滑动变阻器的滑片P，使灯两端的电压达到2.5V；
b、保持滑动变阻器的滑片位置不变．断开开关S₃，闭合开关S₂，记录电压表的示数为U；
c、请用R₀及实验数据表示出小灯泡的额定功率P_额=U额×$\frac{U-{U}_{额}}{{R}_{0}}$．

Answer 1

分析 （1）变阻器滑片置于阻值最大的位置；
（2）根据小灯泡不亮，但是电路各元件完好且连接无误确定故障的原因；
（3）根据分压原理确定滑片移动的方向；根据电流表小量程读数，由P=UI求灯的额定功率；
（4）没有电流表，已知定值R0和电压表起到电流表的作用，那么为了让灯泡和定值电阻的电流相同，则应采取串联的方式，电压表应先测量灯泡两端的电压，使灯泡两端的实际电压为额定电压值，然后通过开关的转换，再测出此时灯和定值电阻两端的总电压，据此分析完成实验电路．

解答 解：（1）闭合开关前，为保持电路元件，变阻器滑片置于阻值最大的位置；，所以，滑动变阻器滑片应调至b；
（2）闭合开关后，发现小灯泡不亮，但是电路各元件完好且连接无误，只能说明此时电路中电流小，灯的实际功率较小，原因可能是电源电压低或滑动变阻器的连入电路中的阻值太大等原因（任选择一个答案即可）；
（3）闭合开关后，移动滑片P到某一位置时，电压表示数为2.3V，小于额定电压，要增大电压表示数，变要减小变阻器分得的电压，根据分压原理，要减小变阻器连入电路中的电阻，故滑片向若要测量小灯泡的额定功率，应将滑片P向a移动；电流表的分度值为0.02A，示数为0.3A，灯的额定功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75W；
（4）（1）由分析可知：灯泡和定值电阻串联，电压表应先测量灯泡两端的电压，使灯泡两端的实际电压为额定电压值，即要求通过开关的闭合与断开，电压表先测灯泡正常工作时的两端电压U_额，保持滑片的位置不变，再测灯泡与定值电阻两端电压U，从而求出定值电阻的电压U-U_额，根据欧姆定律通过定值电阻的电流，即灯正常工作时的电流I=$\frac{U{-U}_{额}}{{R}_{0}}$，如下图所示：

（2）灯的额定电功率P_额=U_额I=U额×$\frac{U-{U}_{额}}{{R}_{0}}$
故答案为（1）b；
 （2）电源电压低（或滑动变阻器的阻值太大等，答案不唯一）
（3）a  0.3  0.75
拓展：（1）如上图所示；
（2）U额×$\frac{U-{U}_{额}}{{R}_{0}}$

点评 本题测量额定电压为2.5V小灯泡的额定功率，考查电路的连接、常见现象的处理、实验操作过程、电功率的计算及设计实验方案的能力，有一定难度．