小宝同学要测量一个小灯泡的电功率.已知电源电压是6V.小灯泡的额定电压是2.5V.灯丝电阻大约为10Ω.滑动变阻器的规格有A“10Ω1A .B“20Ω 1.5A (1)为了测小灯泡的额定功率.滑动变阻器应选B．请用笔画线代替导线帮小宝同学将图甲中的实物图连接完整.要求:滑片向右移动时灯变亮．(2)故障排除后.为了测出小灯泡的额定功率.应调节滑� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

8．小宝同学要测量一个小灯泡的电功率，已知电源电压是6V，小灯泡的额定电压是2.5V，灯丝电阻大约为10Ω，滑动变阻器的规格有A“10Ω1A”，B“20Ω 1.5A”
（1）为了测小灯泡的额定功率，滑动变阻器应选B（选填“A”或“B”）．请用笔画线代替导线帮小宝同学将图甲中的实物图连接完整，要求：滑片向右移动时灯变亮．

（2）故障排除后，为了测出小灯泡的额定功率，应调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为2.5V，此时电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为0.95W．
（3）为了考察同学们的能力，老师拿来了一个已知额定电流为0.2A，但额定电压未知的小灯泡，一个已知阻值为R的电阻和两个开关S₁、S₂，利用上面的部分器材为同学们设计了如图丙所示的电路来测量小灯泡的额定功率，请你将下列实验步骤补充完整；
①只闭合S、S₁（填开关S、S₁、S₂的通断情况），调节滑动变阻器的滑片使电压表的示数为0.2A×R；
②闭合开关S、S₂，断开S₁，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”“保持滑动变阻器的滑片不动”），读出电压表的示数为U；
③灯泡额定功率的表达式为：P=（U-0.2A×R ）×0.2A．

分析（1）根据欧姆定律确定灯的额定电流，由串联电路电压的规律求出灯正常发光时变阻器分得的电压，由欧姆定律求变阻器连入电路中的电阻；考虑到电阻和变阻器允许通过的最大电流，确定应选用的变阻器；
由滑片向右移动时灯变亮确定变阻器的连接，在上面的基础上确定电压表量程，电压表与灯并联，电流表串联在电路中；
（2）灯在额定电压下的功率为额定功率，由图示电流表根据小量程读出其示数，由P=UI求出灯泡额定功率；
（3）测灯泡功率需要测出灯泡额定电流对应的额定电压，首先使通过灯的电流为额定电流灯正常发光，根据串联电路电流的规律和欧姆定律，通过开关的转换使电压表测R的电压，使电压表示数为0.2A×R，保持滑片的位置不动，通过开关的开关转换使电压表测灯与R的电压，因电路的连接没有改变，各电阻的电压不变，由串联电路电压的规律求出灯正常工作时的电压，根据P=UI写出额定功率的表达式．

解答解：（1）电源电压是6V，小灯泡的额定电压是2.5V＜3V，灯丝电阻大约为10Ω，灯正常工作时的电流大小：
I=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}=\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A＜0.6A，电流表选用小量程，灯正常发光时，变阻器分得的电压U_滑=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，变阻器连入电路中的电阻：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}=\frac{3.5V}{0.25A}$=14Ω，考虑到电阻和变阻器允许通过的最大电流，应选用B规格的变阻器；
因要求滑片向右移动时灯变亮，即电流变大，电阻变小，即滑片以右电阻丝连入电路中．电流表、电压表选用小量程，电流表串联在电路中，电压表与灯并联，如下所示：

（2）灯在额定电压下的功率为额定功率，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为2.5V，此时电流表的示数如图乙所示，图中电流表分度值为0.02A，示数为0.38A，则小灯泡的额定功率P_L=U_LI=2.5V×0.38A=0.95W；
泡额定电压为3.8V，电压表选0～15V量程，把滑动变阻器串联接入电路，电压表并联在灯泡两端，实物电路图如图所示：
（3）①只闭合开关S、S₁，调节滑动变阻器的滑片使电压表的示数为 0.2A×R；
②闭合开关S、S₂，断开S₁，保持滑动变阻器的滑片不动，读出电压表的示数为U；
③在上面的操作过程中，电路的连接关系不变，滑片的位置不动，各用电器的电压不变，灯仍正常发光，故灯的额定电压为U_L额=U-0.2A×R，灯泡额定功率的表达式为：P=I_L额×U_L额=0.2A×（U-0.2A×R）．
故答案为（1）B；如上所示；
（2）2.5； 0.95；
（3）①只闭合开关S、S₁； 0.2A×R；
②保持滑动变阻器的滑片不动；
③（U-0.2A×R ）×0.2A．