Question

4．小宇看到张明同学的实验报告，其中下表是张明在测定额定电压为4.5V的小灯泡电阻实验中，得到部分U和I的数据：

实验次数	1	2	3	4	5
U/V	3.0	3.5	4.0	4.5	5.0
I/A	0.24	0.28	0.32	0.34	0.35

（1）从数据中可知，该小灯泡的额定电流为0.34A，正常发光时的电阻为13.2Ω；（结果保留一位小数）
（2）小宇想通过实验验证上述表格中的每一组数据是否正确，于是他设计了如图1所示的电路图，利用了张明同学的实验器材；标有4.5V字样的小灯泡、可在0--25Ω范围内调节的滑动变阻器等，但电源上的电压值模糊不清．
①请你用笔画线代替导线将图1甲电路连接完整；
②开关闭合前，变阻器的滑片应移到B端（选填“A”或“B”），闭合开关后，小宇看到如图2乙所示电流表的示数为0.2A，电压表示数的示数为2.5V，他马上用这些读数和滑动变阻器提供的信息算出电源电压为7.5V；
③爱探究的小宇又用另一只电流表A₂和一个已知的定值电阻R，连接了如图3所示的电路，也可以测出小灯泡的额定功率，具体操作是：他先计算小灯泡正常发光时流过R的电流I₂，然后闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电流表A₂的示数为I₂，此时电流表A₁的示数为I₁，根据以上测出的物理量及题中的条件，用相应的符号写出该小灯泡的额定功率的表达式为：（I₁-I₂）RI₂．

Answer 1

分析 （1）小灯泡正常发光时，其实际电流等于额定电流，由表格数据根据欧姆定律进行计算；
（2）①电流表应与被测电路串联，由此连接电路；
②开关闭合前，为保护电路，滑片应滑至最大阻值处；电流表电压表读数时，先确定量程，明确最小分度，再根据指针位置进行读数，利用欧姆定律和串联电路特点进行计算；
③根据并联电路的电流电压特点，先求出通过灯泡L的电流，由P=UI求出灯泡的额定功率．

解答 解：（1）小灯泡两端的实际电压等于额定电压时正常工作，此时通过的电流为小灯泡的额定电流，由题可知，当U=4.5V时，小灯泡正常发光，此时通过的电流为0.34A，正常发光时的电阻：R_灯=$\frac{{U}_{额}}{{I}_{额}}$=$\frac{4.5V}{0.34A}$=13.2Ω；
（2）①电流表应与被测电路串联，由表格可知，电流表可采用0-0.6A量程，如图所示，
②为保护电路，在开关闭合前，滑片应滑到最大阻值处，由图可知，应滑至B端，由图乙可知，电压表采用0-15V量程，最小分度为0.5V，可读出示数为U_灯=2.5V，电流表采用0-0.6A量程，最小分度为0.02A，可读出示数为I_灯=0.2A，此时变阻器接入电路中的电阻最大为R_大=25Ω，且与灯泡串联，可得电源电压U=U_灯+U_滑=U_灯+I_灯R_大=2.5V+0.2A×25Ω=7.5V；
③灯泡正常发光时，其实际功率与额定功率相等，由图可知，R与L并联，电流表A₂测R₂电流，A₁测干路电流，
灯泡正常发光时，其两端电压：U_灯=U_R=I₂R，此时通过灯泡的电流：I_灯=I₁-I₂，
由P=UI可知，灯泡正常发光时的电功率即额定功率为：P_额=U_灯I_灯=（I₁-I₂）RI₂
故答案为：（1）0.34；13.2；（2）①如图；②B；0.2；2.5；7.5；（3）（I₁-I₂）RI₂

点评 本题考查了测电阻的两种方法，要掌握串联电路和并联电路的规律，理解欧姆定律，综合性强，难度较大．