Question

15．物理小组利用如图1的实验电路测量小灯泡的额定功率，已知待测小灯泡额定电压为4.5V；小灯泡额定功率约为1W，电源电压恒为6V．

（1）小刘同学连接的实验电路如图甲．仔细检查电路后，小组成员小宇、小新同学认为要完成本实验，需要对小刘连接的电路进行改正．
小宇认为：“只需要将甲图中导线①在C接线柱的连接改接到B接线柱处”；
小新认为：“只需要将甲图中导线②在C接线柱的连接改接到B接线柱处”．
你认为小新（填“小宇”“小新”或“小宇和小新”）的观点是正确的．
（2）改成正确的电路连接后，移动滑动变阻器的滑片，当电压表示数为4.5V时．电流表示数如图1乙，小灯泡额定功率的测量值0.99W．
（3）若该小灯泡被烧坏了，断开开关后（滑动变阻器滑片位置不变），物理小组用规格为“4.5V、1.5W”的小灯泡替换已烧坏小灯泡．当再闭合开关后，为使其两端电压达到额定电压，应让滑动変阻器的滑片向B端移动（填“位置不变”、“向A端移动”或“向B端移动”）．
（4）某实验小组的同学除了测灯泡额定功率外，还记录了灯泡在不同电压下电流表的示数，并根据记录的数据正确绘制了灯泡的I-U 图象，他们绘制的图象与图2中丙一致．
（5）小华打算增加一个阻值为10Ω的电阻R0，只利用一只电表，通过简单操作（开关S接“a”、“b”各一次）来测量小灯泡的额定功率．图3甲、乙是她设计的两种不同方案的电路图．则以下判断正确的是B（填字母）．
A．两种方案都能  B．两种方案都不能    C．丙方案能，丁方案不能    D．丙方案不能，丁方案能．

Answer 1

分析 （1）据实物图的连接，分析可知，此时变阻器被短路，故应该从让变阻器接入电路的角度考虑，且让电压表必须测量小灯泡的电压，而不能测量总电压；
（2）根据据电流表的量程，判断出分度值，而后读出电流表的示数，据P=UI可以计算出电功率；
（3）计算所换的灯泡的电阻值，与原灯泡的电阻相比较，再根据串联分压，可判断滑片的移动情况；
（4）灯泡的电阻随着温度的升高而增大，根据I=$\frac{U}{R}$作出分析和解答
（5）开关S接“a”、”b”各一次，根据电路图，确定能否使小灯泡正常发光，若不能，则无法测量小灯泡的额定电功率．

解答 解：（1）据实物图的连接，分析可知，此时变阻器被短路，
故应该从让变阻器接入电路的角度考虑，且让电压表必须测量小灯泡的电压；故小宇的方案可以让变阻器接入电路，但此时电压表测量的是变阻器和灯泡的总电压，故不合理；
小新的方案可以让变阻器串联接入电路，且电压表测量小灯泡的电压，故该方案合理；
（2）由图可知，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，其示数为0.22A，
则小灯泡额定功率的测量值为P_额=U_额I′=4.5V×0.22A=0.99W．
（3）由公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，R=$\frac{{U}^{2}}{P}$，额定电压不变，新更换小灯泡的额定功率变大，则电阻变小，
由串联分压可知，同等情况下其分压较小，闭合开关后，为使其两端电压达到额定电压，应让滑动变阻器的滑片向B端移动，以减小变阻器的阻值，减小变阻器的分压．
（4）灯泡的电阻随着温度的升高而增大，根据I=$\frac{U}{R}$，得R=$\frac{U}{I}$，电压的变化量应大于电流的变化，由下图可知，只有丙正确；

故选丙图象．
（5）图甲中，无论S接a还是接b都无法得知小灯泡是否正常发光，甲方案不能测定小灯泡的额定电功率；
乙方案中，R₀、小灯泡、变阻器三者串联，S接a时，电压表测定值电阻的电压，S接b时测灯和定值电阻的总电压，都无法确定小灯泡是否正常发光，乙方案不能测定小灯泡的额定电功率．所以，两种方案都不能测出小灯泡的额定功率．
故选B．
故答案为：（1）小新；（2）0.99；（3）向B端移动；（4）丙；（5）B．

点评 本题测小灯泡的功率，涉及电路的连接、实验的过程等，电功率大小的比较，考查特殊情况下测额定功率方案设计，综合性强，难度较大．