Question

15．如图甲是测量小灯泡额定功率的实验装置，小灯泡上标有2.5V的字样．

（1）图甲中有一根导线还没有连好，应该把它接在电压表3（选填“-”、“3”或“15”）接线柱上．
（2）闭合开关后，移动滑动片在某处时，电压表示数为2V，电流表示数如图乙所示．为测量灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片P向D（选填“C”或“D”）端滑动，直到电压表示数为2.5V时，读出电流表的示数为0.22A，则小灯泡的额定功率为0.55W．
（3）在实验中，小明移动滑动片，在读出电压表示数为2V，电流表示数为0.2A后，就结束了实验，他通过如下计算求出了灯泡的额定功率．R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2V}{0.2A}$=10Ω，P_额=$\frac{{U}_{额}^{2}}{R}$=$\frac{（2.5V）^{2}}{10Ω}$=0.625W
你认为小明的做法是否妥当？不妥当，理由是灯泡在不同电压下，电流不同，温度不同，电阻不相等．
（4）完成上述实验后，小雨用了一个已知阻值为R₀的电阻和一个单刀双掷开关，借助部分现有的实验器材，设计了如图的电路，也测出了灯泡的额定功率．请完成下列实验步骤：
①闭合开关S_l，将S₂拨到触点2选填（“1”或“2”），移动滑片，使电压表的示数为2.5V；
②再将开关S₂拨到触点1（选填“1”或“2”），保持滑片的位置不动，读出电压表的示数U；
③灯泡额定功率的表达式为P额=$\frac{2.5V×（U-2.5V）}{{R}_{0}}$．（用已知量和测量量表示）

Answer 1

分析 （1）根据灯泡的额定电压判断电压表的量程；
（2）灯泡正常发光时，灯泡的实际功率等于额定功率；根据串分压的知识判断出滑动变阻器的阻值变化，从而判断出滑片的移动方向；由P=UI可以求出灯泡额定功率；
（3）灯丝的电阻随温度的增大而增大，在不同电压下灯丝电阻不同，据此分析答题．
（4）有电流表的情况下，利用定值电阻和电压表代替电流表与灯泡串联，首先使灯泡两端的电压等于2.5V，然后测出此时定值电阻两端的电压，便可求出电路中的电流，根据P=UI计算出灯泡的额定电功率．

解答 解：（1）由题意知，小灯泡的额定电压为2.5V，所以电压表可选择0～3V的量程，故实物图中为连接的导线应与电压表的3接线柱相连；
（2）闭合开关后，电压表示数为2V，低于额定电压，所以应减小滑变阻器的阻值，减少分得的电压，滑片应向右即D端移动，使电压表的示数等于灯泡的额定电压2.5V，灯泡额定功率：P=UI=2.5V×0.22A=0.55W；
（3）不妥当；因为灯丝的电阻随温度的升高而增大，当灯泡两端电压不同时，灯丝的温度不同，灯丝的电阻不同，因此小明的计算方法不妥当．
（4）①闭合开关S₁，将S₂拨到触点2，移动滑片，使电压表的示数等于灯泡额定电压2.5V．
②再将开关S₂拨到触点1，并保持滑片的位置不变，读出电压表的示数U．
③电路电流：I=$\frac{{U}_{R0}}{{R}_{0}}$=$\frac{U-{U}_{L}}{{R}_{0}}$=$\frac{U-2.5V}{{R}_{0}}$，灯泡额定功率的表达式为：P_额=U_额I=$\frac{2.5V×（U-2.5V）}{{R}_{0}}$；
故答案为：（1）3；（2）D；2.5；0.55；（3）不妥当；灯泡在不同电压下，电流不同，温度不同，电阻不相等．（4）①2；2.5；②1；③$\frac{2.5V×（U-2.5V）}{{R}_{0}}$．

点评 此题是测量小灯泡额定功率的实验，考查了电路连接中应该注意的问题、电压表量程的选择及电流表的读数；同时考查了电功率及电阻的计算，还涉及到了灯丝电阻与温度的关系．