Question

4．小华测量小灯泡功率的实验，所用小灯泡的额定电压为2.5V．

（1）小华连接的电路如图甲所示，其中有一根导线连接不规范，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．
（2）实验中测出小灯泡在U=2.0V时的功率后，要测量其额定功率，应向右（选填“左”或“右”）移动滑动变阻器的滑片．当电压表示数达到额定电压时，电流表示数如图乙所示，其值为0.26A，则小灯泡的额定功率为0.65W．
（3）测量结束后，应断开开关，先拆除电源两端的导线，再拆除其他导线．
（4）实验时某小组学生发现电流表损坏，他们想设计一个不用电流表测定该小灯泡额定功率的实验．于是向老师要了一个阻值为R₀的定值电阻（阻值适当）和一个单刀双掷开关，借助原有的实验器材，设计了如图丙所示的实验，顺利完成了实验．
①简述实验步骤：a、闭合S₁，S₂接1，调节滑动变阻器，使电压表示数为2.5V；
b、保持滑动变阻器滑片位置不变，S₂接2，读出电压表示数U₁；（用相应的字母表示测出的物理量）．
②写出灯泡额定功率的表达式P_额=2.5V×$\frac{{U}_{1}-2.5V}{{R}_{0}}$（用已知量和测量量表示）．

Answer 1

分析 （1）根据乙图可知电压表的连接不规范，电压表应直接测灯泡两端电压；
（2）测额定功率，要让灯泡两端电压达到额定电压，需增大灯泡两端电压，减小滑动变阻器两端的电压，由此根据分压原理判断滑片的移动方向；
由图乙电流表读出其示数，然后由P=UI求出灯泡额定功率；
（3）电源两极不可以直接用导线连接；实验结束后，应将先拆除电源，然后再拆除其余导线；
（4）在没有电流表的情况下，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）由图乙所示电路图可知，电压表连线错误，电压表与电源两极相连接，在闭合开关前，电压表有示数，修改后的实物电路如图所示：

（2）电压表示数为2V，小于灯泡额定电压，为测灯泡额定功率，需增大灯泡两端电压，减小滑动变阻器两端的电压，由串联电路的分压原理，由图应向右移动滑片，使电压表示数等于灯泡额定电压2.5V；
由图乙所示电流表可知，其量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.26A，
灯泡额定功率P=UI=2.5V×0.26A=0.65W；
（3）实验结束后，应将先将电源拆除，确保电源不会形成短路；
（4）①首先使灯泡两端的电压为2.5V，使其正常发光，所以闭合开关S_l，将S₂拨到触点1，移动滑片，使电压表的示数为2.5V；再测定值电阻两端的电压，将开关S₂拨到触点2，保持滑片的位置不动，灯泡与定值电阻串联，读出电压表的示数U₁，则定值电阻两端的电压为U₀=U₁-2.5V；
电路中的电流I=I₀=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$=$\frac{{U}_{1}-2.5V}{{R}_{0}}$；
②灯泡额定功率的表达式为P_额=U_额I=2.5V×$\frac{{U}_{1}-2.5V}{{R}_{0}}$．
故答案为：（1）电压；见上图；
（2）右；0.26；0.65；
（3）电源；
（4）①a、闭合S₁，S₂接1，调节滑动变阻器，使电压表示数为2.5V；
b、保持滑动变阻器滑片位置不变，S₂接2，读出电压表示数U₁；
②2.5V×$\frac{{U}_{1}-2.5V}{{R}_{0}}$．

点评 本题测量小灯泡的额定功率，考查电路的连接、操作过程、功率的计算，特殊方法测量功率是中考的热点问题．