Question

9．“測小燈泡電功率”實驗，選圖1器材，電源電壓為6V，小燈額定電壓2.5V（燈絲電阻約12Ω）．

（1）為順利完成實驗探究，下列兩種規(guī)格的滑動變阻器應(yīng)選B
A．“10Ω  0.5A”的滑動變阻器      B．“50Ω  0.5A”的滑動變阻器
（2）用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖1的實物電路連接完整（滑片P右移時燈變亮）．
（3）閉合開關(guān)，移動滑片，電壓表的示數(shù)如圖2所示，其讀數(shù)是2.2V；為了測量小燈泡的額定功率，應(yīng)將滑動變阻器的滑片向B（選填“A”或“B”）端移動．
（4）根據(jù)實驗測得的數(shù)據(jù)，繪制出小燈泡的電流隨它兩端電壓變化的關(guān)系圖象（如圖3），分析圖可知小燈額定功率為0.625W．
（5）完成上述實驗后，小明發(fā)觀電壓表已壞，她利用剩余器材和老師又給的一個阻值為R₀的定值電阻、兩個開關(guān)S₁、S₂及導(dǎo)線，設(shè)計了如圖4所示的電路，也完成了對小燈泡額定功率的測量．測定額定功率的簡要步驟如下：
①閉合開關(guān)S、S₁，斷開其它開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片使電流表的示數(shù)為$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$；
②閉合開關(guān)S、S₂，斷開其它開關(guān)，同時保持滑動變阻器的滑片不動（選填“適當調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片”或“保持滑動
變阻器的滑片不動”），讀出電流表的示數(shù)為I；
③燈泡額定功率的表達式為：P=2.5V×（I-$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$）．

Answer 1

分析 （1）由串聯(lián)電路特點和歐姆定律計算燈泡正常發(fā)光時變阻器連入的阻值，從而確定變阻器的規(guī)格；
（2）由滑片P右移時燈變亮可知，滑動變阻器應(yīng)接右側(cè)；
（3）電壓表測燈泡電壓，讀出電壓表示數(shù)，根據(jù)串聯(lián)電路特點和歐姆定律判斷滑動變阻器的滑片移動方向；
（4）由圖象讀出燈泡電壓為2.5V時的電流，由P=UI計算其額定功率；
（5）利用已知阻值的電阻R₀和電流表及滑動變阻器，將燈泡兩端的電壓調(diào)至2.5V，再用電流表和電路特點測出通過燈泡的電流，再利用P=UI計算其功率．

解答 解：（1）測量小燈泡的電功率實驗中，L與滑動變阻器串聯(lián)，電壓表測L兩端電壓，電流表測電路中電流，
由題知燈泡正常發(fā)光時電路中電流約為：I=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{2.5V}{12Ω}$≈0.21A，由串聯(lián)電路特點可知：
I=I_R=I_L=0.21A，
此時變阻器連入阻值：R=$\frac{{U}_{R}}{I}$=$\frac{U-{U}_{L}}{I}$=$\frac{6V-2.5V}{0.21A}$≈16.7Ω，
所以應(yīng)選擇滑動變阻器的規(guī)格為50Ω 0.5A；
（2）由滑片P右移時燈變亮，說明向右移動滑動變阻器阻值變小，故應(yīng)接B下接線柱，由小燈泡的額定電壓2.5V知，電壓表量程選0～3V，負接線柱接左側(cè)與小燈泡左側(cè)相連；小燈泡的額定電流I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{12Ω}$≈0.21A，故電流表的量程選0～0.6A，0.6接線柱與小燈泡左側(cè)相連，如圖；

（3）電壓表測量燈泡的電壓，電壓表量程0-3V，分度值0.1V，由圖知電壓表示數(shù)為2.2V，即燈泡兩端的電壓為2.2V，要使燈泡兩端電壓由2.2V增大到2.5V，電路電流要增大，總電阻減小，滑動變阻器連入電路的部分減小，滑片向B端移動；
（4）由圖象可知，當燈泡電壓為2.5V時的電流為0.25A，
所以燈泡的額定功率：P=UI=2.5V×0.25A=0.625W；
（5）①步驟：a、閉合開關(guān)S、S₁，調(diào)節(jié)滑片P，使電流表A的示數(shù)為$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$；
b、保持滑動變阻器阻值不變，閉合開關(guān)S₂，斷開開關(guān)S₁，讀出電壓表A的示數(shù)為I；
②小燈泡的額定功率表達式：P_額=U_額I_額=2.5V×（I-$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$）
故答案為：（1）B；（2）如圖；（3）2.2；B；（4）0.625（5）①S、S₁；$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$；②S、S₂；保持滑動變阻器的滑片不動；③2.5V×（I-$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$）．

點評 本題考查了滑動變阻器規(guī)格的選擇、電路的連接、電表的讀數(shù)、功率的計算等問題，都是常考問題，要求熟練，掌握好．