Question

16．在测定“小灯泡电功率”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．
（1）请你用将图甲中所示的实物电路连接完整．要求P向左移灯变暗．

（2）小叶同学闭合开关，移动滑动变阻器滑片P到某一点时，电压表示数（如图乙所示）若他想测量小灯泡的额定功率，应将图甲中所示滑动变阻器滑片P向右（填“左”或“右”）端移动，使电压表的示数为2.5V．
（3）小叶同学移动滑动变阻器滑片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．
（4）接着调节小灯泡两端的电压至少两次，观察小灯泡的亮度，测量它实际的电功率．实验表明：小灯泡的亮度是由它的实际功率决定的．在规定范围内，在相同时间内小灯泡最亮时消耗的电能与滑动变阻器消耗的电能之比大约是2：1．

Answer 1

分析 （1）根据欧姆定律求出小灯泡的电流确定电流表的量程，且与灯泡串联；电压表与小灯泡并联接入电路．
（2）据乙图中的电压表示数读出电压表的读数，据读数的大小分析滑动变阻器的移动方向；
（3）由额定电压对应的电流值，利用P=UI计算额定功率．
（4）小灯泡的亮暗是由灯泡的实际功率决定的，功率越大，单位时间内产生的热量越多，灯泡越亮，反之，灯泡越暗；
小灯泡最亮时，实际功率最大，两端的实际电压最高，由图丙读出小灯泡两端最大的电压值，计算出电阻两端的电压值，再由公式W=UIt计算出二者消耗的电能之比．

解答 解：（1）电源的电压为4.5V，小灯泡额定电压为2.5V；滑动变阻器分得的电压为：4.5V-2.5V=2V，I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2V}{10Ω}$=0.2A，所以电流表选0～0.6A的量程，且与灯泡串联，如图所示：

（2）图乙中所示电压表的读数是2.2V，没有达到小灯泡的额定电压，所以应该将图甲中所示滑动变阻器滑片P向右端移动，使电压表的示数为2.5V．
（3）由图象知，当灯的电压是2.5V时，对应的电流值为0.2A，额定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W．
（4）实验表明：小灯泡的亮度是由它的实际电功率决定的；
小灯泡最亮时，实际功率最大，则实际电压最高，由图丙可知，此时实际电压为U_L=3.5V，
小灯泡与滑动变阻器串联接入电路，所以定值电阻两端电压为：U_R=U-U_L=4.5V-3.5V=1V，
则相同时间内能小灯泡和滑动变阻器消耗的电能之比为：
$\frac{{W}_{L}}{{W}_{R}}$=$\frac{{U}_{L}It}{{U}_{R}It}$=$\frac{{U}_{L}}{{U}_{R}}$=$\frac{3.5V}{1V}$=$\frac{7}{2}$．
故答案为：
（1）见上图；（2）右；（3）0.5；（4）实际功率；7：2．

点评 本题考查电功率的测量实验，解答此题要掌握实物电路的连接方法、欧姆定律、电功率公式的应用等知识，属于中等题．