Question

在一次實(shí)驗(yàn)活動(dòng)比賽中，老師給定了以下器材：一個(gè)輸出電壓為9V的穩(wěn)壓電源、一只電壓表、一個(gè)電阻箱、一個(gè)最大值為20Ω的滑動(dòng)變阻器、兩只開(kāi)關(guān)以及導(dǎo)線若干，要求測(cè)定一只額定電壓為6V的小燈泡的額定功率．聰明的李明設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路圖，順利完成了實(shí)驗(yàn)．
（1）請(qǐng)根據(jù)甲圖所示的電路圖，用鉛筆畫線代替導(dǎo)線將乙圖中電壓表正確接入實(shí)物電路中．
（2）李明在實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先閉合開(kāi)關(guān)S₁，觀察到電壓表表盤示數(shù)如丙圖所示，要使小燈泡兩端電壓達(dá)到額定電壓，應(yīng)將甲圖電路中滑動(dòng)變阻器R的滑片P向______端滑動(dòng)（選填“a”或“b”）．
（3）調(diào)節(jié)滑片P使電壓表示數(shù)等于6V后，保持滑動(dòng)變阻器R的滑片P位置不動(dòng)，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S₁，再閉合開(kāi)關(guān)S₂，調(diào)整電阻箱R^′接入電路的阻值，使電壓表的示數(shù)再次等于6V，此時(shí)電阻箱的示數(shù)如丁圖所示，則電阻箱接入電路的阻值為_(kāi)_____Ω，由此可知小燈泡的電阻為_(kāi)_____Ω．小燈泡電阻的得出是運(yùn)用了物理研究中的______（選填“控制變量法”或“等效替代法”）．根據(jù)以上獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知小燈泡的額定功率為_(kāi)_____W．

Answer 1

【答案】分析：（1）先確定電壓表的量程，然后根據(jù)電路圖將電壓表并聯(lián)在電路中；
（2）根據(jù)圖丙可知，閉合開(kāi)關(guān)S₁，電壓表示數(shù)小于燈泡的額定電壓，因此需使滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻減�。�
（3）按電阻箱的讀數(shù)方法讀出電阻箱的阻值，即小燈泡的電阻；本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用了等效替代法測(cè)電阻，由于實(shí)驗(yàn)中電阻箱與待測(cè)電壓表兩端電壓相等，流過(guò)它們的電流相等，由歐姆定律可知，燈泡的電阻與電阻箱的阻值相等；根據(jù)功率的變形公式即可求出燈泡的額定功率．
解答：解：（1）因?yàn)殡妷罕頊y(cè)量燈泡兩端電壓，并且燈泡的額定電壓為6V，所以電壓表選擇0～15V的量程，并使電壓表的15V接線柱與開(kāi)關(guān)S₁的右接線柱相連；如圖所示：

（2）根據(jù)圖丙可知，電壓表示數(shù)小于燈泡的額定電壓6V，因此需使滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值減小，故將滑片向a端移動(dòng)；
（3）由圖丁可知，電阻箱R′的阻值是0×100Ω+0×10Ω+8×1Ω+0×0.1Ω=8Ω；
由于實(shí)驗(yàn)中電阻箱與燈泡兩端電壓U相等，流過(guò)它們的電流I相等，由R=知：電阻箱阻值與燈泡的電阻相等，所以本實(shí)驗(yàn)用等效替代法測(cè)燈泡的阻值；
∵P=UI，I=
∴燈泡的額定功率：P===4.5W．
故答案為：（2）a；（3）8；8；等效替代法；4.5．
點(diǎn)評(píng)：本實(shí)驗(yàn)主要考查了實(shí)物連接、實(shí)驗(yàn)操作、電阻箱讀數(shù)、歐姆定律和電功率公式的應(yīng)用，難度較大，是一道難題；本實(shí)驗(yàn)應(yīng)了等效替代法，要注意體會(huì)、應(yīng)用，這是本題解題的關(guān)鍵．