Question

【题目】小红在“测定小灯泡的电功率”的实验中，选择了额定电压为2.5V的小灯泡，电源电压保持6V不变，滑动变阻器规格为“40Ω 1A”，连接电路如图甲所示。

（1）小红所连接电路存在一处错误，请你在错误的导线上面“x”，用笔画线代替导线，画出正确的连线____。

（2）正确连接电路后闭合开关，发现电流表有示数，电压表无示数，则电路中存在的故障可能是_____（选填“灯泡”或“电压表”） 断路。

（3）排除故障后，闭合开关，移动滑片，当电压表示数为2V时，电流表的示数如图乙所示，此时电流表的示数为_____A，小灯泡的功率为_____W。

（4）若使小灯泡正常发光，应将滑片向_____（选填“左”或“右”）移动至电压表示数为_____V。

（5）小红想要继续探究“电流与电阻的关系”，只将小灯泡换成阻值不同的定值电阻，实验时控制定值电阻两端的电压保持2V不变，则更换的定值电阻的阻值不能大于_____Ω。

（6）老师又拿来一个额定电流为Im的小灯泡，来测量小灯泡的额定功率。设计了如图丙所示电路，电源电压未知、电阻的阻值为R0．请你将实验步骤补充完整。

①只闭合开关_____（选填“S1”或“S2”），将滑动变阻器的滑片移至最左端，读出电压表V1的示数为U1；

②只闭合开关_____（选填“S1”或“S2”），再次调节滑片，直到电压表V2的示数为_____，此时小灯泡正常发光，电压表V1的示数为U2；

③小灯泡额定功率的表达式是P额=_____。

Answer 1

【答案】 电压表 0.2 0.4 左 2.5 20 S1 S2 U1﹣ImR0 （ U1﹣U2）×Im

【解析】解：

（1）由图甲可知，灯泡和电压表被短路，灯泡不会发光、电压表无示数，电流应该从滑动变阻器流到灯泡的左端，即应去掉的导线，如图所示：

（2）电流表有示数，说明电路不存在断路，而电压表无示数，说明与电压表并联部分发生短路或电压表断路；

（3）由乙图知，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.2A；

灯泡的功率P=UI=2V×0.2A=0.4W；

（4）此时电压表示数小于灯的额定电压，要使灯正常发光，应增大灯的电压，减小变阻器的电压，根据分压原理可知，应减小变阻器连入电路中的电阻，滑片向左端移动，直到电压表的示数为2.5V；

（5）探究“电流与电阻的关系”，只将小灯泡换成阻值不同的定值电阻，实验时控制定值电阻两端的电压保持2V不变；

电源电压为6V，定值电阻两端电压为2V，滑动变阻器分压为4V，变阻器分压是定值电阻两端电压的两倍，根据分压原理，滑动变阻器接入电路的阻值为定值电阻阻值的两倍；因滑动变阻器最大阻值为40Ω，所以定值电阻最大阻值为20Ω；

（6）①只闭合开关S1，将滑动变阻器的滑片移至最左端，读出电压表V1的示数为U1，此时电路只有R0工作，电压表V1测量电源电压，即电源电压为U1；

②只闭合开关S2，灯泡L、滑动变阻器R以及电阻R0串联，电压表V1测量R和R0的总电压，电压表V2测量灯泡L和滑动变阻器R的总电压；

再次调节滑片，当通过灯泡的电流为Im时，灯泡正常发光，由串联电路的特点可知，电阻R0的电流也为Im，

则电阻R0的电压为ImR0；由串联电路的电压特点可知，此时电压表V2的示数为U1﹣ImR0；所以，当电压表V2的示数为U1﹣ImR0时灯泡正常发光；

由于此时电压表V1的示数为U2（即R和R0的总电压），

所以，由串联电路的电压特点可得灯泡的额定电压为：U1﹣U2；

③小灯泡额定功率的表达式：P额=（ U1﹣U2）×Im。