Question

5．在“测量小灯泡的电功率”的实验中，电源电压恒为4.5V，小灯泡额定电压为2.5V，电阻约为10Ω．

（1）小明接好如图甲所示的部分电路，在电路中还有两根导线没连好，请你用笔划线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整（要求变阻器的滑片在B端时电阻最大）．
（2）接好电路后闭合开关，小明发现电压表示数如图乙所示，为了测出小灯泡的额定功率，他应该把滑动变阻器的滑片向以A（A/B）移动．
（3）小明将实验中收集的数据及现象填入表中．

实验次数	电压/V	电流/A	光暗情况
1	1	0.16	暗
2	1.5	0.22	较亮
3	2.5	0.28	亮

实验结束后，他与同学还进行了讨论和交流：
①小红同学认为该实验可以用来“探究导体中的电流与电压的关系”，小华则认为必须把灯泡换成定值电阻才行，大家通过讨论肯定了小华的说法．
②小强发现电压表损坏了，老师告诉他己经没有电压表可换了，而给了他一个已知电阻值为R₀的定值电阻和一个单刀双掷开关．小强重新设计了如图丙所示的电路，在不改变电路连接的情况下，也能正确测出小灯泡的额定功率．正确连接电路后，接下来的实验步骤是：
A．闭合开关S、S₁与a相连，调节滑片P，使电流表示数I₁=$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$；
B．保持滑片的位置不动，S₁与b相连记下电流表示数I₂；
C．小灯泡额定功率的表达式P=2.5V×（I₂-$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$）（用己知和测量的物理量的符号表示）．

Answer 1

分析 （1）将电压表与灯泡并联，滑动变阻器与灯泡串联；
（2）读出电压表的示数，低于额定电压，要增大电压表的示数，从而需减小滑动变阻器，确定滑片的移动方向；
（3）要探究电流与电压的关系，应保持电阻的阻值不变；
测出定值电阻两端的电压，根据并联电路的电压知识得知灯泡两端的电压，测出干路电流，根据并联电路的特点得出灯泡的电流，从而根据P=UI得出灯泡的功率．

解答 解：（1）将电压表与灯泡并联，滑动变阻器与灯泡串联，变阻器的滑片在B端时电阻最大，则变阻器的下面应连接左端的A接线柱，如图所示：

（2）由图乙所示，电压表的量程为0～3V，示数为2V，低于灯泡的额定电压，要使灯泡正常发光，应减小滑动变阻器的阻值，将滑片向A端滑动；
（3）①探究导体中的电流与电压的关系，应保持导体的阻值不变，而灯丝的电阻与温度有关，所以应把灯泡换成定值电阻，故小华的对；
②A、由题意知，灯泡与定值电阻并联，当定值电阻两端的电压等于2.5V时，灯泡会正常发光，闭合开关S、S₁与a相连，调节滑片P，使电流表示数I₁=$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$；
B、应保持滑动变阻器滑片的位置不变，S₁与b相连，记下电流表示数I₂，为干路电流；
C、小灯泡的额定电流为I=I₂-I₁=I₂-$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$，则灯泡的额定功率P=UI=2.5V×（I₂-$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$）．
故答案为：（1）见上图；（2）A；（3）①小华；②A、$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$；B、滑片的位置不动；S₁与b相连；C、2.5V×（I₂-$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$）

点评 此题是测量灯泡的额定功率实验，考查了电压表和滑动变阻器的连接及使用，（3）问中，在没有电压表的情况下可利用电流表和定值电阻来代替电压表．