Question

12．小明到实验室做“测量小灯泡额定功率”的实验时，老师只给他提供了如下器材：标有“2.5V”的小灯泡、电源、滑动变阻器、开关、两个电压表（没有电流表）、R₀=10Ω的定值电阻、导线若干．他根据所给定的器材经过认真思考后设计了实验电路图甲．

（1）闭合开关前，应将滑动变阻器调至阻值最大的位置．
（2）闭合开关后，为了测量小灯泡的额定功率，应调节滑动变阻器，使电压表的示数为2.5V，此时电压表的示数如图乙所示，是2.4V．
（3）小灯泡的额定功率为0.6W．
（4）他还进一步设计出了只有电流表没有电压表解决这个问题的方法，其电路如图丙所示，R₀=10Ω，并认为关键的一步是必须调节滑动变阻器，使电流表的示数为0.25A时，再读出电流表的示数，才能计算出小灯泡的额定功率．

Answer 1

分析 （1）为防止电路中的电流过大、烧坏电路元件，闭合开关前滑动变阻器处于最大阻值处；
（2）额定电压下灯泡的实际功率和额定功率相等，据此判断灯泡两端的电压，根据电压表的量程和分度值读出V₂的示数；
（3）根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出电路中的电流，再根据P=UI求出小灯泡的额定功率；
（4）由图丙可知，R₀与L并联后再与滑动变阻器R串联，电流表A₂测通过R₀的电流，根据并联电路的电压特点和欧姆定律结合灯泡的额定电压求出电流表A₂的示数．

解答 解：（1）为保护电路，闭合开关前，滑动变阻器的滑片位于最大阻值处；
（2）由甲电路可知，灯泡L与定值电阻R₀、滑动变阻器R串联，电压表V₁测L两端的电压，电压表V₂测R₀两端的电压，
要测小灯泡的额定功率，应调节滑动变阻器，使电压表V₁的示数为2.5V，
由图乙可知，电压表V₂的量程为03V，分度值为0.1V，示数U₀=2.4V；
（3）因串联电路中各处的电流相等，
所以，灯泡两端的电压为2.5V时电路中的电流：
I=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$=$\frac{2.4V}{10Ω}$=0.24A，
小灯泡的额定功率：
P_L=U_LI=2.5V×0.24A=0.6W；
（4）由图丙可知，R₀与L并联后再与滑动变阻器R串联，电流表A₂测通过R₀的电流，
因并联电路中各支路两端的电压相等，
所以，测量灯泡额定功率时通过R₀的电流：
I₀=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{0}}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A．
故答案为：（1）最大 （2）2.5；2.4； （3）0.6；（4）0.25．

点评 本题考查了实验的注意事项和电压表的读数、串并联电路的特点、欧姆定律、电功率公式的应用等，要注意额定电压下灯泡的实际功率和额定功率相等．