题目内容

5．小华测量小灯泡功率的实验，已知电源电压为3V，小灯泡的额定电压为2.5V．

（1）实验中所用电压表在未接入电路时表盘如图甲所示，在使用它测量前应进行的操作是调零．
（2）小华连接的电路如图乙所示，其中有一根导线连接错误，导致开关没有闭合时电压表就有读数．请在这根导线上打“×”，并用笔画线代替导线，将其改正．
（3）正确连接电路后，当电压表示数达到额定电压时，电流表示数如图丙所示，则小灯泡的额定功率为0.65W．
（4）因为灯丝电阻随温度的升高而增大，小明想通过实验来比较灯泡“实际电压是额定电压一半时的电功率P1”和“实际电流是额定电流一半时的电功率P2”的大小，但小明的同学没有通过实验也比较出了它们的大小．P1应大于P2（选填“大于”、“小于”或“等于”）．
（5）老师又拿来了一阻值恒定的电阻元件R1，额定功率P额=6W，但额定电压数据模糊．现提供如下器材：一个蓄电池（电压约为6V）、一个电流表、一个定值电阻R0=10Ω，两个单刀开关、导线若干．请你用上述器材求测出该元件的额定电压．
a、根据实验器材请把你设计的电路图画在图丁方框中．
b、请按照你设计的电路图并且补全以下实验步骤，写出测量的物理量及其对应的符号．
实验步骤：
①连接电路；
②闭合S1，断开S2，记下电流表示数I0（则电源电压为U=I0R0）；
③闭合S1和S2，记下电流表示数I；（即为干路电流）；
④断开开关，整理器材．
实验结论：U额=$\sqrt{\frac{{P}_{额}{I}_{0}{R}_{0}}{I-{I}_{0}}}$．（用测量的物理量和已知物理量的符号表示）

分析 （1）所有测量工具使用前都观察零刻度线，不在零刻度线的要调零．
（2）开关连接时必须能够控制整个电路．
（3）当灯泡两端电压为额定电压，读出电流表示数，由P=UI计算电功率．
（4）假设灯泡电阻不变，灯泡电压为额定电压一半，电流为额定电流一半，考虑温度对电阻的影响，判断电流的变化情况，确定功率关系．
（5）要测量电阻的额定电压，知道额定功率，只需要测量出电阻就可以，结合已有器材，设计测量电阻两端电压和电流．

解答 解：（1）电压表使用前观察指针是否指在零刻度线，电压表指针没有指在零刻度线，所以要调零．
（2）开关连接时必须能够控制整个电路，开关应该在电压表外面，连接如图所示．

（3）当灯泡两端电压为额定电压2.5V时，电流表量程0-0.6A，分度值0.02A，电流表示数0.26A，由P=UI=2.5V×0.26A=0.65W．
（4）假设灯泡电阻不变，灯泡电压为额定电压一半，电流为额定电流一半；实际电压越小，灯丝温度越低，电阻越小，电流变大，则大于额定电流的一半，则实际功率P1大于P2．
（5）要测量电阻的额定电压，知道额定功率，只需要测量出电阻就可以；只有一个电流表，没有电压表，需要测量电阻两端电压和电阻的电流，则电流表和R0可以单独工作，电流表需要测量两个电流，应在干路，如图所示电路．

实验步骤②闭合S1，断开S2，记下电流表示数I0（则电源电压为U=I0R0）
③闭合S1和S2，记下电流表示数I；（即为干路电流）
④通过R1电流；I1=I-I0，R1=$\frac{U}{{I}_{1}}=\frac{{I}_{0}{R}_{0}}{I-{I}_{0}}$，
R1额定功率：P额=$\frac{{{U}_{额}}^{2}}{{R}_{1}}$得U额=$\sqrt{{P}_{额}{R}_{1}}=\sqrt{\frac{{P}_{额}{I}_{0}{R}_{0}}{I-{I}_{0}}}$
故答案为：（1）调零；（2）如图所示（3）0.65；（4）大于；（5）电路图如图所示；  
②闭合S1，断开S2，记下电流表示数I0（则电源电压为U=I0R0）；③闭合S1和S2，记下电流表示数I（即为干路电流）；$\sqrt{\frac{{P}_{额}{I}_{0}{R}_{0}}{I-{I}_{0}}}$

点评 本题考查了测小灯泡电功率的实验的电路的连接、电流表的读数、滑动变阻器的使用、灯泡电阻的变化、电路设计，电路设计对学生的综合能力要求较高．

练习册系列答案
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7．如图所示，导体ab左右运动时，电流计指针左右摆动，这是电磁感应现象，利用这个原理可以制作发电机（选填“发电机”或“电动机”）．
16．（1）如图甲所示，请用笔画线代替光线，完成光路图．
（2）如图乙中，P点为一光源，P点发出一条光线经平面镜反射后经过A点，请在图乙中画出光路图．
（3）请在图丙中画出正在下沉的物体A所受力的示意图．
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