Question

12．小明欲測量一只小燈泡的額定功率．器材如下：待測小燈泡（額定電壓為2.5V）、電源（電壓恒為6V）、電流表（0～0.6A、0～3A）、電壓表（0～3V、0～15V）、滑動變阻器、開關(guān)各一只，導(dǎo)線若干．

（1）如圖甲所示是小明開始時連接的電路，仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)該電路存在連接錯誤，但只需改動一根導(dǎo)線，即可使電路連接正確．請你在應(yīng)改動的導(dǎo)線上打“×”，并用筆畫線代替導(dǎo)線在原圖上畫出正確的接法．
（2）電路連接正確后，閉合開關(guān)發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，但電流表、電壓表均有示數(shù)，接下來應(yīng)進(jìn)行的操作是D
A．檢查燈泡是否斷路       B．檢查燈泡是否短路
C．檢查開關(guān)接觸是否良好   D．移動滑動變阻器滑片
（3）正確操作后，當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時，電流表示數(shù)如圖乙所示為0.3A，小燈泡的額定功率為0.75W．
（4）小明還想換一種方法測定該小燈泡的額定功率，于是向老師要了一個R₀=10Ω的定值電阻和一個單刀雙擲開關(guān)，借助原有的實驗器材，設(shè)計了如圖丙所示的電路，實驗步驟如下：
步驟一：閉合S₁，S₂與接線柱a接通，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使電壓表的示數(shù)為2.5V；
步驟二：再將S₂與接線柱b接通，保持滑動變阻器的滑片位置不變，此時電壓表的示數(shù)為3V；
步驟三：斷開S₁、S₂，整理器材．
根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，計算出小燈泡的額定功率為多少？

Answer 1

分析 （1）原電路圖中，電流表與燈并聯(lián)了；
（2）發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，但電流表、電壓表均有示數(shù)，電路電流太小，應(yīng)調(diào)節(jié)滑動變阻器，減小電路電阻，使電路電流變大，觀察燈是否能發(fā)光．
（3）認(rèn)清電流表小量程分度值讀數(shù)，根據(jù)_額=U_額I求燈的額定功率；
（4）由丙圖可知：閉合S₁，S₂與接線柱a接通，利用電壓表等于2.5V，可求得滑動變阻器兩端電壓，再將S₂與接線柱b接通，保持滑動變阻器的滑片位置不變，此時電壓表的示數(shù)為3V，可知此時定值電阻兩端的電壓與接入的部分的滑動變阻器的阻值相同，便可求出電路中的電流，根據(jù)P=UI計算出燈泡的額定電功率．

解答 解：（1）燈應(yīng)與電壓表并聯(lián)，電流表串聯(lián)在電路中，故連接燈的左接線柱與電源負(fù)極的連線有誤，將上面錯誤的導(dǎo)線
連接電源負(fù)極的線改接在變阻器金屬桿的左接線柱即可，如右所示：
（2）電流表、電壓表均有示數(shù)，說明電路不存在斷路，燈泡不發(fā)光，可能是電路電流太小，電路總電阻太大，接下來的操作是：移動滑動變阻器滑片，觀察小燈泡是否發(fā)光，故選D；
（3）電流表選用小量程，分度值為0.02A，示數(shù)為0.3A，小燈泡的額定功率P_額=U_額I=2.5V×0.3A=0.75W；
（4）閉合S₁，S₂與接線柱a接通，電壓表的示數(shù)為2.5V，由于電源電壓為6V，則滑動變阻器兩端電壓U_x=6V-2.5=3.5V，
再將S₂與接線柱b接通，保持滑動變阻器的滑片位置不變，此時電壓表的示數(shù)為3V，則滑動變阻器接入電路的電阻與定值電阻相同，即R_x=10Ω，
小燈泡的額定電流${I_額}={I_x}=\frac{U_x}{R_x}=\frac{3.5}{10}$A=0.35A．
小燈泡的額定功率P_額=U_額I_額=2.5×0.35W=0.875W．
故答案為：（1）見上圖；（2）D；
（3）0.3；0.75；
（4）小燈泡的額定功率為0.875W．

點評 本題測量小燈泡的額定電功率，考查電路的連接、故障的分析與判斷、等效替代法及設(shè)計實驗方案的能力，綜合性較強，屬于壓軸題．