Question

3．小陈在测定“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，滑动变阻器：甲（5Ω  1A），乙（10Ω  0.5A）．

（1）请你用笔画线代替导线，将图中的实物电路连接完整；
（2）为了完成本实验，小陈应该选择乙滑动变阻器；
（3）小明闭合开关，移动滑片P到某一点时，电压表示数（如图乙所示）为2.2V，则此时灯泡消耗的实际功率＜额定功率（选填“＞”“＜”或“=”），为测定小灯泡的额定功率，此时应将滑动变阻器的滑片向B（选填“A”或“B”）移动；
（4）根据U-I图象提供的信息，可计算出小灯泡的额定功率是0.5W，当加在小灯泡两端的电压为1.5V时，小灯泡的电阻是10Ω．

Answer 1

分析 （1）根据灯泡的额定电压确定电压表的量程且与灯泡并联，根据欧姆定律求出灯泡额定电流的大约值确定电流表的量程且与灯泡串联；
（2）灯泡正常发光时的电压和额定电压相等，根据串联电路的电压特点求出滑动变阻器两端的电压，根据串联串联电路的电流特点和欧姆定律得出等式求出变阻器接入电路中的电阻，然后确定滑动变阻器的规格；
（3）根据电压表的量程和分度值读出示数，根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知灯泡实际功率与额定功率的关系；额定电压下灯泡的实际功率和额定功率相等，根据串联电路的分压特点可知变阻器接入电路中电阻的变化，然后确定滑片移动的方向；
（4）根据图象读出灯泡额定电压下的电流，根据P=UI求出灯泡的额定功率；根据图象读出灯泡两端的电压为1.5V时的电流，根据欧姆定律求出小灯泡的电阻．

解答 解：（1）灯泡的额定电压为2.5V，则电压表的量程为0～3V，且与灯泡并联；
灯泡额定电流的大约值I=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，则电流表的量程为0～0.6A，且与灯泡串联，如下图所示：

（2）灯泡正常发光时的电压U_L=2.5V，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，滑动变阻器两端的电压：U_滑=U-U_L=4.5V-2.5V=2V，
因串联电路中各处的电流相等，
所以，电路中的电流I′=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{{U}_{滑}}{{R}_{滑}}$，即$\frac{2.5V}{10Ω}$=$\frac{2V}{{R}_{滑}}$，
解答：R_滑=8Ω，
则滑动变阻器的规格选乙；
（3）①电压表的量程为0～3V，分度值为0.1V，示数为2.2V，
因灯泡两端的电压小于额定电压，所以灯泡的实际功率小于额定功率；
②由串联电路的分压特点可知，要测灯泡的额定功率，应减小滑动变阻器接入电路中的电阻，即滑片向B移动；
（4）由图象可知，灯泡两端的电压U_L=2.5V时，通过的电流I_L=0.2A，
则灯泡的额定功率P_L=U_LI_L=2.5V×0.2A=0.5W；
由图象可知，灯泡两端的电压U_L′=1.5V时，通过的电流I_L′=0.15A，
此时小灯泡的电阻R_L′=$\frac{{U}_{L}′}{{I}_{L}′}$=$\frac{1.5V}{0.15A}$=10Ω．
故答案为：
（1）如上图所示；（2）乙；（3）2.2；＜；B；（4）0.5；10．

点评 本题考查了实物电路图的连接、串联电路的特点和欧姆定律的应用、电功率公式的应用等，会确定电表的量程和正确的连接是关键．