Question

在一次实验活动比赛中，老师给定了以下器材：一个输出电压为9V的稳压电源、一只电压表、一个电阻箱、一个最大值为20Ω的滑动变阻器、两只开关以及导线若干，要求测定一只额定电压为6V的小灯泡的额定功率．聪明的李明设计了如图甲所示的电路图，顺利完成了实验．
（1）请根据甲图所示的电路图，用铅笔画线代替导线将乙图中电压表正确接入实物电路中．
（2）李明在实验时，首先闭合开关S₁，观察到电压表表盘示数如丙图所示，要使小灯泡两端电压达到额定电压，应将甲图电路中滑动变阻器R的滑片P向______端滑动（选填“a”或“b”）．
（3）调节滑片P使电压表示数等于6V后，保持滑动变阻器R的滑片P位置不动，断开开关S₁，再闭合开关S₂，调整电阻箱R^′接入电路的阻值，使电压表的示数再次等于6V，此时电阻箱的示数如丁图所示，则电阻箱接入电路的阻值为______Ω，由此可知小灯泡的电阻为______Ω．小灯泡电阻的得出是运用了物理研究中的______（选填“控制变量法”或“等效替代法”）．根据以上获得的实验数据可知小灯泡的额定功率为______W．

Answer 1

【答案】分析：（1）先确定电压表的量程，然后根据电路图将电压表并联在电路中；
（2）根据图丙可知，闭合开关S₁，电压表示数小于灯泡的额定电压，因此需使滑动变阻器接入电路的电阻减小；
（3）按电阻箱的读数方法读出电阻箱的阻值，即小灯泡的电阻；本实验应用了等效替代法测电阻，由于实验中电阻箱与待测电压表两端电压相等，流过它们的电流相等，由欧姆定律可知，灯泡的电阻与电阻箱的阻值相等；根据功率的变形公式即可求出灯泡的额定功率．
解答：解：（1）因为电压表测量灯泡两端电压，并且灯泡的额定电压为6V，所以电压表选择0～15V的量程，并使电压表的15V接线柱与开关S₁的右接线柱相连；如图所示：

（2）根据图丙可知，电压表示数小于灯泡的额定电压6V，因此需使滑动变阻器接入电路的阻值减小，故将滑片向a端移动；
（3）由图丁可知，电阻箱R′的阻值是0×100Ω+0×10Ω+8×1Ω+0×0.1Ω=8Ω；
由于实验中电阻箱与灯泡两端电压U相等，流过它们的电流I相等，由R=知：电阻箱阻值与灯泡的电阻相等，所以本实验用等效替代法测灯泡的阻值；
∵P=UI，I=
∴灯泡的额定功率：P===4.5W．
故答案为：（2）a；（3）8；8；等效替代法；4.5．
点评：本实验主要考查了实物连接、实验操作、电阻箱读数、欧姆定律和电功率公式的应用，难度较大，是一道难题；本实验应了等效替代法，要注意体会、应用，这是本题解题的关键．