Question

9．“测小灯泡电功率”实验，选图1器材，电源电压为6V，小灯额定电压2.5V（灯丝电阻约12Ω）．

（1）为顺利完成实验探究，下列两种规格的滑动变阻器应选B
A．“10Ω  0.5A”的滑动变阻器      B．“50Ω  0.5A”的滑动变阻器
（2）用笔画线代替导线，将图1的实物电路连接完整（滑片P右移时灯变亮）．
（3）闭合开关，移动滑片，电压表的示数如图2所示，其读数是2.2V；为了测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片向B（选填“A”或“B”）端移动．
（4）根据实验测得的数据，绘制出小灯泡的电流随它两端电压变化的关系图象（如图3），分析图可知小灯额定功率为0.625W．
（5）完成上述实验后，小明发观电压表已坏，她利用剩余器材和老师又给的一个阻值为R₀的定值电阻、两个开关S₁、S₂及导线，设计了如图4所示的电路，也完成了对小灯泡额定功率的测量．测定额定功率的简要步骤如下：
①闭合开关S、S₁，断开其它开关，调节滑动变阻器的滑片使电流表的示数为$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$；
②闭合开关S、S₂，断开其它开关，同时保持滑动变阻器的滑片不动（选填“适当调节滑动变阻器的滑片”或“保持滑动
变阻器的滑片不动”），读出电流表的示数为I；
③灯泡额定功率的表达式为：P=2.5V×（I-$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$）．

Answer 1

分析 （1）由串联电路特点和欧姆定律计算灯泡正常发光时变阻器连入的阻值，从而确定变阻器的规格；
（2）由滑片P右移时灯变亮可知，滑动变阻器应接右侧；
（3）电压表测灯泡电压，读出电压表示数，根据串联电路特点和欧姆定律判断滑动变阻器的滑片移动方向；
（4）由图象读出灯泡电压为2.5V时的电流，由P=UI计算其额定功率；
（5）利用已知阻值的电阻R₀和电流表及滑动变阻器，将灯泡两端的电压调至2.5V，再用电流表和电路特点测出通过灯泡的电流，再利用P=UI计算其功率．

解答 解：（1）测量小灯泡的电功率实验中，L与滑动变阻器串联，电压表测L两端电压，电流表测电路中电流，
由题知灯泡正常发光时电路中电流约为：I=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{2.5V}{12Ω}$≈0.21A，由串联电路特点可知：
I=I_R=I_L=0.21A，
此时变阻器连入阻值：R=$\frac{{U}_{R}}{I}$=$\frac{U-{U}_{L}}{I}$=$\frac{6V-2.5V}{0.21A}$≈16.7Ω，
所以应选择滑动变阻器的规格为50Ω 0.5A；
（2）由滑片P右移时灯变亮，说明向右移动滑动变阻器阻值变小，故应接B下接线柱，由小灯泡的额定电压2.5V知，电压表量程选0～3V，负接线柱接左侧与小灯泡左侧相连；小灯泡的额定电流I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{12Ω}$≈0.21A，故电流表的量程选0～0.6A，0.6接线柱与小灯泡左侧相连，如图；

（3）电压表测量灯泡的电压，电压表量程0-3V，分度值0.1V，由图知电压表示数为2.2V，即灯泡两端的电压为2.2V，要使灯泡两端电压由2.2V增大到2.5V，电路电流要增大，总电阻减小，滑动变阻器连入电路的部分减小，滑片向B端移动；
（4）由图象可知，当灯泡电压为2.5V时的电流为0.25A，
所以灯泡的额定功率：P=UI=2.5V×0.25A=0.625W；
（5）①步骤：a、闭合开关S、S₁，调节滑片P，使电流表A的示数为$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$；
b、保持滑动变阻器阻值不变，闭合开关S₂，断开开关S₁，读出电压表A的示数为I；
②小灯泡的额定功率表达式：P_额=U_额I_额=2.5V×（I-$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$）
故答案为：（1）B；（2）如图；（3）2.2；B；（4）0.625（5）①S、S₁；$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$；②S、S₂；保持滑动变阻器的滑片不动；③2.5V×（I-$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$）．

点评 本题考查了滑动变阻器规格的选择、电路的连接、电表的读数、功率的计算等问题，都是常考问题，要求熟练，掌握好．