Question

17．在测定额定电压为2.5V的小灯泡（正常发光时电阻约为8Ω）电功率的实验中，电源为两节新干电池．

（1）请用笔画线将图甲电路连接完整，要求滑片P向左滑动时，滑动变阻器接人电路的电阻变小；
（2）为了测量小灯泡的额定功率，应调节滑片使电压表的示数为2.5V，此时电流表的示数如图乙所示，则小灯泡额定功率是0.75W；
（3）若实验中电流表坏了，为了测量小灯泡的额定功率，小明选用一个R₀=5Ω的电阻，设计了如图丙的电路及实验方案：
①调节滑片使电压表的示数为额定电压；②保持滑片位置不变，只将电压表的a点接线改接到c点，测出R₀两端的电压U₀，通过计算得到小灯泡的额定功率．指出他的设计方案中存在的两个问题：
问题一：电压表正负接线柱接反
问题二：R₀阻值偏大，无法使电压表示数调到2.5V．

Answer 1

分析 （1）电流表与灯串联；按要求将变阻器的接线柱连入电路中；
（2）灯在额定电压下的功率为额定功率，根据图乙电流表小量程读数，由P_额=U_额I求灯的额定功率；
（3）电压表并联在电路中，电流应由正接线柱流入，负接线柱流出；根据串联电路的特点分析灯泡是否能够正常发光；

解答 解：（1）电流表与灯串联，因要求滑片P向左滑动时，滑动变阻器接人电路的电阻变小，所以滑片以左电阻丝连入电路中，如下图所示：

（2）灯在额定电压下的功率为额定功率，所以，为了测量小灯泡的额定功率，应调节滑片使电压表的示数为2.5V；图乙中，电流表小量程分度值为0.02A，示数为0.3A，则灯的额定功率P_额=U_额I=2.5V×0.3A=0.75W；
（3）原电路中，电压表的a接线柱与电源的正接线柱相连，只将电压表的a点接线改接到c点时，导致电压表的正负接线柱接反了，不能测出R₀两端的电压；
灯泡正常工作时电流约为I=$\frac{U}{R}=\frac{2.5V}{8Ω}$≈0.3A，定值电阻的电压U₀=IR₀=0.3A×5Ω=1.5V，根据串联电路电压的特点，电源电压U=U_灯+U₀=2.5V+1.5V=4V，而根据实物图中只有两节新干电池，电源电压U=3V太低（造成这种情况的原因是R₀阻值偏大，根据分压原理，R₀两端电压偏大，电压表示数无法调到2.5V）．
故答案为：（1）如上图所示；
（2）2.5；0.75；
（3）电压表正负接线柱接反；R₀阻值偏大，无法使电压表示数调到2.5V．

点评 本题测量灯的电功率，考查电路的连接、操作过程、额定功率的计算及对实验方案的评估能力，综合性较强，有一定难度．