Question

14．在测定“小灯泡的额定功率”的实验中，已知电源电压为6V，小灯泡的额定电压为2.5V，小灯泡的电阻约为10Ω，图甲是小向同学没有连接完的实物电路图
（1）请你用笔画线代替导线，将实物电路连接完整．
（2）电路连接好电路后，闭合开关，发现小灯泡特别亮，电压表与电流表的示数较大，电路连接无误，接下来应进行的操作是D，C（两空按操作步骤先后顺序填写字母代号）．
A．更换电池或小灯泡              B．检查电路是否短路
C．移动滑动变阻器滑片至最大值位置        D．断开电路开关
（3）故障排除后，闭合开关，移动滑动滑片P到某一位置，电压表的示数如图乙a所示为2.2V，要测量小灯泡的额定功率，应将滑片P向A端滑动（选填“A”或“右”）；
（4）当小灯泡正常发光时，电流表的示数如图乙b所示，则小灯泡的额定功率是0.6W．
（5）实验中，若电流表损坏不能使用，可以多增加一个已知阻值的电阻R₀和一个电压表，请你设计一个电路来测小灯泡的额定功率，请画出电路图，并写出表达式P=2.5V×$\frac{{U}_{1}}{{R}_{0}}$．

Answer 1

分析 （1）由欧姆定律求出灯正常发光时的电流约为多少确定电流表选用的量程与灯串联，变阻器按一上一下接入电路中；
（2）据实际情况判断即可，即小灯泡特别亮，电压表与电流表的示数较大，说明小灯泡两端电压太高，电路中电流太大，原因是滑动变阻器没移到阻值最大处，故据此分析正确做法即可；
（3）灯在额定电压下正常发光，根据图中电压表小量程读数，比较电压表示数与额定电压的大小，根据串联电路电压的规律及分压原理确滑片移动的方向；
（4）由图乙b电流表小量程读数，根据P=UI求灯的额定功率；
（5）在没有电流表的情况下，电压表和定值电阻应起到电流表的测量作用，故将一个电压表与R₀并联（替代原来的电流表）即可，根据欧姆定律和串联电路电流的规律，由P=UI写出灯的额定功率的表达式．

解答 解：（1）小灯泡的额定电压为2.5V，小灯泡的电阻约为10Ω，由欧姆定律，灯正常发光时的电流约为：
I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，电流表选用小量程与灯串联，变阻器按一上一下接入电路中，如下左图所示：

（2）小灯泡特别亮，电压表与电流表的示数较大，说明小灯泡两端电压太高，电路中电流太大，原因是滑动变阻器没移到阻值最大处，按要求应先断开开关再移滑片，故次序是：断开电路开关，再移动滑动变阻器滑片至最大值位置，即先D后C；
（3）灯在额定电压下正常发光，图中电压选用小量程，分度值为0.1V，示数为2.2V，小于灯的额定电压2.5V，应增大灯的电压，根据串联电路电压的规律，应减小变阻器的电压，由分压原理，应减小变阻器连入电路中的电阻大小，故滑片向A移动，直到电压表示数为额定电压；
（4）当小灯泡正常发光时，电流表的示数如图乙b所示，图中电流表选用小量程，分度值为0.02A，示数为0.24A，则小灯泡的额定功率是：
P_L=U_LI_L=2.5V×0.24=0.6W；
（5）将R₀与灯泡串联，再与变阻器串联，两个电压表分别测电阻两端的电压和灯的电压，如上右图所示，移动滑片，当灯的电压为2.5V时，记下定值电阻的电压U₁，由欧姆定律，通过定值电阻的电流：
I₀=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{0}}$，根据串联电路电流规律即通过L的电流，故灯的额定功率：
P=U_LI′=2.5V×$\frac{{U}_{1}}{{R}_{0}}$．
故答案为：（1）如上所示：（2）D，C；（3）2.2；A；（4）0.6；2.5V×$\frac{{U}_{1}}{{R}_{0}}$．

点评 本题测定“小灯泡的额定功率”，考查电路的连接、反常现象的分析、操作过程及实验方案的设计．