Question

5．在测量小灯泡电功率的实验中（小灯泡的额定电压为2.5V，阻值约10Ω，电源电压为6V）：
（1）丽丽连成了图甲所示的电路，将滑动变阻器的阻值调到最大，闭合开关，发现电流表的示数为0.3A，小灯泡不发光（填“发光”或“不发光”）．经检查，发现有一条导线连接错误，请你在错误的导线上画“×”，并用笔画线代替导线画出正确的连线．
（2）根据（1）中的现象，可判断出丽丽所用的滑动变阻器的最大阻值是20Ω．
（3）电路正确连接后，闭合开关，调节滑动变阻器使电压表的示数为2.5V时，小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙，则通过小灯泡的电流是0.28A，小灯泡的额定功率为0.7W．
（4）丽丽认为不用电压表也可以测量小灯泡的额定功率，于是她找来额定电压为U_额的小灯泡，利用已知阻值的电阻R₁设计了如图丙的电路图．请帮她补全她的实验内容：
①将电流表接在a点，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片，使电流表的示数为$\frac{{U}_{额}}{{R}_{1}}$；
②将电流表接在b点，闭合开关S，保持滑动变阻器的滑片不动，读出电流表的示数为I；
③小灯泡额定功率的表达式P_额=U_额I（用字母表示）．
（5）丽丽还想探究导体中的电流跟导体电阻的关系，她利用电压为6V的电源，10Ω，20Ω和40Ω的定值电阻和“40Ω　1A”的滑动变阻器，设计了如图丁的电路图，分别把三个定值电阻单独接入电路进行了三次实验．实验中她是控制定值电阻两端的电压不低于3V，才完成了实验．

Answer 1

分析 （1）灯泡短路，灯泡将不发光；
（2）根据电流与电源电压，由R=$\frac{U}{I}$计算出滑动变阻器的最大电阻值；
（3）要使小灯泡正常发光，小灯泡两端的电压应等于额定电压；根据图乙读出电流表的示数，由P=UI计算出小灯泡的电功率；
（4）R₁与灯泡并联，R₁两端的电压等于灯泡的额定电压时，灯泡会正常发光，根据其分析即可；
（5）当定值电阻的值为40Ω时，滑动变阻器所需的阻值最大，变阻器阻值最大时，定值电阻两端的电压即为其最小电压．

解答 解：（1）由图知，灯泡被短路，所以没有电流通过小灯泡，小灯泡不发光；
正确电路如图所示：

（2）由于电路中只有滑动变阻器，所以其最大阻值R=$\frac{U}{I}$=$\frac{6V}{0.3A}$=20Ω；
（3）灯泡的额定电压为2.5V，所以调节变阻器，当电压表的示数为2.5V时，灯泡正常发光；由图乙知，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.28A；则灯泡的额定功率：P=UI=2.5V×0.28A=0.7W；
（4）①将电流表接在a点，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片，使电流表的示数为：I_a=$\frac{{U}_{额}}{{R}_{1}}$；
②将电流表接在b点，闭合开关S，保持滑动变阻器的滑片不动，读出电流表的示数为I；
③灯泡的额定功率P=U_额I；
（5）当电阻为40Ω，变阻器的阻值为40Ω，此时电阻两端的电压最小；
此时电路中电流：I=$\frac{U}{R+{R}_{滑}}$=$\frac{6V}{40Ω+40Ω}$=$\frac{3}{40}$A，
最小电压：U_最小=IR=$\frac{3}{40}$A×40Ω=3V，由于变阻器的阻值已到最大，所以不能使电阻两端的电压更小．
故答案为：（1）不发光；见上图；（2）20；（3）2.5；0.28；  0.7；（4）a；  $\frac{{U}_{额}}{{R}_{1}}$；  b； U_额I；（5）3．

点评 本题是测量灯泡额定功率的实验，考查了额定功率的测量方法及其滑动变阻器在实验中的应用，（5）是该题的难点，能够分析出定值电阻和变阻器的阻值最大时，所得的电压是最小电压，是关键．