Question

1．在“测量小灯泡的额定功率”实验中，已连接的部分电路如图甲所示，图中电源电压恒定，小灯泡上只能看到“2.5V”字样．
（1）用笔画线代替导线把实物图连接完整，要求滑动变阻器的滑片向右移动时灯泡变亮．
（2）该同学按正确顺序操作闭合开关后，发现小灯泡不亮，但电路表、电压表均有示数，接下来他首先应进行的操作是C．
A．检查电路是否断路 B．更换小灯泡 C．移动滑动变阻器的滑片，观察小灯泡是否发光
（3）当变阻器滑片移到图示的位置时，电压表的示数为2.0V，接着应将滑片向右移动，直到灯泡两端电压为额定电压，此时电流表的示数如图乙所示，则灯泡的额定功率为0.5W．
（4）实验时某小组学生发现电流表损坏，他们想设计一个不用电流表测定小灯泡额定功率的实验，于是向老师要了一个阻值为R₀的定值电阻，借助原有的实验器材，设计了如图丙所示的电路，请完成下列实验步骤．
①将电压表与灯泡并联，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片使电压表两端的电压为2.5V；
②保持滑片的位置不动，将电压表改接在电阻R₀两端，读出电压表示数U₀；
③写出灯泡额定功率的表达式P_额=2.5V×$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$．（用已知量和测量量表示）．

Answer 1

分析 （1）由灯的额定电压确定电压表的量程，并联在灯的两端；根据滑动变阻器的滑片向右移动时灯泡变亮将变阻器连入电路中；
（2）闭合开关前，滑动变阻器连入电路中的电流最大，据此作答；
（3）比较电压表示与额定电压的大小，确定滑片移动的方向，根据图乙电流表小量程读数，根据P=UI求灯的额定功率；
（4）题中没有电流表，所以电压表与定值电阻应起到电流表的作用．移动滑片使灯正常发光，保持滑片的位置不动，将电压表改接在定值电阻的两端，记下此时电压表示数U₀，根据欧姆定律可求出电路中的电流大小I_额，根据P_额=U_额I_额写出额定功率的表达式．

解答 解：（1）灯的额定电压来2.5V，所以电压表选用小量程，并联在灯的两端，因要求动变阻器的滑片向右移动时灯泡变亮，即滑片右移动时电流变大，电路 中电流减小，所以滑片以右电阻丝连入电路中，如下图所示；

（2）闭合开关后，电路表、电压表均有示数，说明电路连通；电流表、电压表均正常；小灯泡不亮，说明电路中的电流小，因连接电路时，变阻器连入电路中的电阻最大，接下来他首先应进行的操作是：移动滑动变阻器的滑片，观察小灯泡是否发光；
（3）电压阻表示数为2.2V小于灯的额定电压2.5V，要使灯正常发光，应增大灯的电压减小变阻器的电压，根据分压原理，应减小变阻器连入电路中的电阻大小，所以滑片向右移动，直到电压表示数为2.5V；
图乙中，电流表小量程分度值为0.02A，示数为0.2A，则灯的额定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
（4）②保持滑片的位置不动，将电压表改接在电阻R₀两端，读出电压表示数U₀；
因灯仍正常工作，通过定值电阻的电流即灯正常发光时的电流大小I=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$，
灯的额定功率P_额=U_额I_额=2.5V×$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$．
故答案为：（1）如上图所示；
（2）C；
（3）右；0.5；
（4）②保持滑片的位置不动，将电压表改接在电阻R₀两端，读出电压表示数U₀；
③2.5V×$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$．

点评 本题测量小灯泡的电功率，考查电路的连接、操作过程、额定功率的计算及在缺少电流表的情况下通过电压表的拆接测额定功率的方法，难度一般．