Question

4．在“测小灯泡电功率”实验中，电源电压为3V，小灯泡额定电压为2.5V．

（1）请用笔画线代替导线将图甲所示的实物电路连接完整（要求：滑动变阻器的滑片向右移动时小灯泡变暗）．
（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应调至最右（选填“左”或“右”）端．
（3）甲图中的小灯泡若被短路，闭合开关，观察两只电表示数，会发现电压表无示数、电流表有示数．
（4）故障排除后，闭合开关移动滑片，当电压表示数为1.5V时，电流表示数如图乙，则小灯泡的功率为0.48W．要使小灯泡正常发光，应将滑片向左移动．
（5）完成上述实验后，小华又设计了如图丙的电路，测量另一个小灯泡的额定功率，已知该小灯泡正常工作的电流为I₁．
①只闭合开关S₁，移动滑动变阻器R₂的滑片，使电流表示数为I₁；
②只闭合开关S₂，滑动变阻器R₂的滑片位置不变，调节滑动变阻器R₁的滑片，使电流表示数为I₁；再将滑动变阻器R₂的滑片调到最左端，电流表示数为I₂．则小灯泡的额定功率表达式为P_额=$\frac{U{{I}_{1}}^{2}}{{I}_{2}}$．（电源电压恒为U）

Answer 1

分析 （1）电压表与灯泡并联，将变阻器串联在电路中，滑片向右滑动灯泡变暗，则电阻应变大，从而确定下面所接的接线柱；
（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应调至最大阻值处；
（3）小灯泡若被短路，电压表也被短路，无示数，电路中有电流．
（4）电流表读数：首先确定使用的量程，然后确定每一个大格和每一个小格代表的示数，然后根据P=UI计算功率；
然后根据串联电路分压的特点确定滑动变阻器移动的方向；
（5）读题明确此实验的原理是利用替代法，测出灯泡的电阻，再通过电功率的变形公式P=I²R可计算小灯泡的额定功率．

解答 解：（1）将电压表并联在电路中，因为灯泡的额定电压为2.5V，故电压表的量程为0-3V；
滑动变阻器串联在电路中，滑片向右移动时小灯变暗，下面应接左边的接线柱，如图所示：

（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移至阻值最大即最右端；
（3）小灯泡若被短路，电压表也被短路，无示数，电路中有电流，电流表有示数；
（4）根据图乙可知，电流表量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.32A；
灯泡的额定功率：P=UI=1.5V×0.32A=0.48W；
电压表的示数为1.5V，小于灯泡的额定电压，故需减小滑动变阻器分得的电压，即减小滑动变阻器接入电路的电阻，故将滑片向左移动；
（5）分析实验的原理可以得出其具体的步骤为：①只闭合开关S₁，移动滑动变阻器R₂的滑片，使电流表示数为I₁；
②只闭合开关S₂，保持滑动变阻器R₂的滑片位置不变，调节滑动变阻器R₁的滑片使电流表示数为I₁；
再将滑动变阻器R₂的滑片调到最左端，读出电流表的示数为I₂；
③则小灯泡的电阻与变阻器R₁此时的电阻相同，即R_L=$\frac{U}{{I}_{2}}$，
小灯泡的额定功率P_额=I₁²R_灯=I₁²•$\frac{U}{{I}_{2}}$=$\frac{U{{I}_{1}}^{2}}{{I}_{2}}$．
故答案为；（1）见上图；（2）右；（3）电压表无示数、电流表有示数；（4）0.48；左；（5）R₂；R₁；  $\frac{U{{I}_{1}}^{2}}{{I}_{2}}$．

点评 本题考查测量小灯泡电功率”，运用了两种不同的测量方法，要求我们对实验的注意事项动、滑动变阻器的使用，电流表的读数，功率的计算、欧姆定律的应用以及故障问题等．属于常见题型，难度不大．