Question

1．在测定“小灯泡额定电功率”的实验中，电源电压为3V，小灯泡额定电压为2.5V、电阻约为10Ω，滑动变阻器上标有“20Ω  1A”字样．

（1）连接电路时开关应断开，并将电路连接完整．
（2）闭合开关前，图甲中滑动变阻器的滑片P应位于A（选填“A”或“B”）端．
（3）小叶同学闭合开关，移动滑片P到某一点时，电压表示数（如图乙所示）为2.2V，若他想测量小灯泡的额定功率，应将图甲中滑片P向B（选填“A”或“B”）端移动，使电压表的示数为2.5V．
（4）小叶同学移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图丙所示的I-U图象，根据图象信息，可计算出小灯泡的额定动率是0.5W．
（5）另外一组小勇同学连好电路，准备实验，发现电压表已损坏，他想了想，没有电压表，也能够完成此实验，请你在下面写出实验步骤（用字母表示测出的物理量）和灯泡额定功率的表达式（不考虑温度对电阻的影响）．步骤：①如下连接电路；
②将S打到a，灯泡与定值电阻并联，电流表测定值电阻的电流，调节滑片P，使电流表示数I₁=$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$；
保持滑动变阻器滑片的位置不变，S₁与b相连，记下电流表示数I₂；
表达式推导：在开关转换过程中，滑片位置不动，电路连接关系不变，各电阻的电压不变，灯始终正常发光，通过定值电阻的电流不变，
由并联电路电流的规律，小灯泡的额定电流为I=I₂-I₁；
表达式：P_L=2.5V×（I₂-$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$）；．

Answer 1

分析 （1）（2）为保护电路，连接电路时，开关要断开；且滑片移动到阻值最大处；
（3）由图中电压表小量程读数，比较与2.5V大小，根据分压原理确定滑片移动 的方向；认清电流表小量程的分度值读数，根据P=UI求灯的额定功率；
（4）根据图找出额定电压下的电流，根据P=UI求灯的额定功率；
（5）测量灯的额定功率，没有电压表，定值电阻与电流表（串联）起到测量电压的作用，再与灯并联，增加一个单刀双掷开关，
先使电流表测通过定值电阻的电流，滑动P，使通过定值电阻的电流为I₁=$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$；
根据并联电路电压的规律，此时灯正常发光，保持滑片的位置不动，再通过开关的转换测出灯与定值并联的电流I₂，根据并联电路电流的规律得出灯泡的电流，从而根据P_L=U_LI_L得出灯泡的功率．

解答 解：（1）（2）连接电路时，开关要断开；且滑片移动到阻值最大处即A端；
（3）图中电压表选用小量程，分度值为0.1V，示数为2.2V；小于灯的额定电压2.5V，所以应增大灯的电压，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大小，所以，应将滑片向B移动，直至灯泡两端电压为额定电压；
（4）由图丙知，灯在额定电压下的电流为0.2A，灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
（5）步骤：
①电路图如下：

②将S打到a，灯泡与定值电阻并联，电流表测定值电阻的电流，调节滑片P，使电流表示数I₁=$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$；
保持滑动变阻器滑片的位置不变，S₁与b相连，记下电流表示数I₂（为干路电流）；
表达式推导：在开关转换过程中，滑片位置不动，电路连接关系不变，各电阻的电压不变，灯始终正常发光，通过定值电阻的电流不变，
由并联电路电流的规律，小灯泡的额定电流为I_L=I₂-I₁=I₂-$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$；
表达式：灯泡的额定功率P_L=U_LI_L=2.5V×（I₂-$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$）；
故答案为：（1）断开；
（2）A；
（3）2.2；B；
（4）0.5；
（5）步骤：①如上连接电路；
②见解答；
表达式：P_L=2.5V×（I₂-$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$）．

点评 本题测量小灯泡的额定功率，考查实验注意事项、常见故障的分析、操作过程、功率的计算，设计实验方案的能力等知识，是中考的热点问题，难度较大．