Question

【题目】小红在实验室做“测量小灯泡电功率”实验中，如图甲所示，电源电压恒为4.5V，小灯泡标有“2.5V”字样，电流表、电压表、滑动变阻器（20Ω 3A）、开关各一个，导线若干．

（1）如图所示，小红所接的实验电路存在连接错误，但只需改动一根导线，即可使电路连接正确，请你在应改动的导线上打“×”，并用笔画线代替导线画出正确的接法．
（2）正确连接导线过后，闭合开关，灯泡立即发出明亮耀眼的光并很快熄灭，小红的操作不当之处是： ， 灯泡熄灭的同时，可观察到电压表示数（选填“变大”、“变小”或“不变”）．
（3）小红更换灯泡后，逐渐移动滑片，看到电压表示数如图乙，其读数是V，为使灯泡正常发光，应向（填“左”或“右”）端移动滑片P，图丙为灯泡的U﹣I图象，可知灯泡的额定功率是W．
（4）小军看到实验桌上有一个U额=3.8V的小灯泡，他想挑战只用一只电流表测量该小灯泡的额定功率．小军又找来一个已知阻值的定值电阻R0和两个开关S1 ， S2 ， 设计了如图丁所示的电路图，请补全小军的实验步骤．
①只闭合开关S和 ， 调节滑动变阻器的滑片，使电流表的示数为；
②只闭合开关S和 ， ， 读出此时电流表的示数为I；
③则小灯泡的额定功率的表达式为：P额=（用字母表示）．

Answer 1

【答案】
（1）解:如图所示:

（2）变阻器接入电路中的电阻不是最大；变大
（3）2.2；右；0.5
（4）S2；；S1；滑动变阻器的滑片位置不变；U×（I﹣ ）
【解析】解：（1）原电路中，电压表测电源电压，是错误的；电压表应测灯的电压，应将连接电压表“3”接线柱与变阻器右下接线柱的连线去掉，将电压表“3”接线柱与灯的右接线柱连接起来，如下所示：
;
（2）闭合开关，灯泡立即发出明亮耀眼的光，说明电路中电流过大，将灯烧坏，则应是变阻器接入电路中的电阻不是最大；灯泡熄灭后灯泡处于开路，则电压表串联在电路中，则电压表示数为电源电压，所以观察到的电压表示数会变大；
（3）由图乙所示电压表可知，其量程为0～3V，分度值为0.1V，所以示数为2.2V，小于灯泡额定电压2.5V，为使灯泡正常发光，应增大电路中电流，减小电路中电阻，所以应把滑片向右端移动；由图象可知，灯泡额定电压2.5V对应的电流为0.2A，灯泡额定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
（4）①首先只闭合S和S2 ， 定值电阻R0与灯泡并联后与变阻器串联，此时电流表测量通过定值电阻R0的电流；
当灯泡正常发光时，由于并联电路各支路两端电压相等，则定值电阻两端电压也为U；
所以，此时通过定值电阻R0的电流为I0= ，即当电流表示数为 时，灯泡一定正常发光；
②只闭合S和S1 ， 电路仍然是定值电阻与灯泡并联后与变阻器串联，此时电流表测量干路电流；滑动变阻器的滑片位置不变，灯泡仍正常发光，通过定值电阻的电流不变；
所以，灯泡的额定电流：I额=I﹣I0=I﹣ ；
则灯泡的额定功率：P额=U额I额=U×（I﹣ ）.
所以答案是：（1）见上图；（2）变阻器接入电路中的电阻不是最大；变大；（3）2.2；右；0.5；（4）①S2；；②S2；滑动变阻器的滑片位置不变；③.
【考点精析】本题主要考查了探究用电器的电功率实验的相关知识点，需要掌握测量小灯泡功率的实验中滑动变阻器的作用：（1）保护电路（2）改变灯泡两端的电压，进行多次测量才能正确解答此题．