Question

15．在“測(cè)量小燈泡功率”的實(shí)驗(yàn)中，小燈泡的額定電壓為2.5V，正常發(fā)光時(shí)的電阻約為10Ω．

（1）連接電路的過(guò)程中，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)滑到B端（選填“A”或“B”）．
連接好電源，閉合開關(guān)，小燈泡發(fā)光，但電壓表示數(shù)為0，經(jīng)檢查，圖甲中a，b，c，d四根導(dǎo)線有一根斷了，則該導(dǎo)線是b（填寫字母）．
（2）排除故障后，閉合開關(guān)，測(cè)量小電燈額定功率，移動(dòng)變阻滑的滑片P，眼睛應(yīng)先注視電壓表的示數(shù)，然后讀出另一電表示數(shù)，當(dāng)小電燈正常發(fā)光時(shí)，電流表的示數(shù)如圖乙所示，則小電燈的額定功率為3W．
（3）在小燈泡正常發(fā)光時(shí)，再將滑片P向B端移動(dòng)到另一位置，則小電燈的實(shí)際功率小于（選填“大于”、“小于”或“等于”）額定功率．
【拓展應(yīng)用】實(shí)驗(yàn)完成后，小明利用電壓表和阻值為R₀的定值電阻要測(cè)量這個(gè)小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻R_L．他選擇了滿足實(shí)驗(yàn)要求的實(shí)驗(yàn)器材，并連接了部分實(shí)驗(yàn)電路，如圖丙所示．
（1）為了測(cè)量出R_L的阻值，請(qǐng)只添加兩條導(dǎo)線完成圖所示的實(shí)驗(yàn)電路的連接；
（2）請(qǐng)把小明的實(shí)驗(yàn)步驟補(bǔ)充完整：
①斷開開關(guān)S₂、閉合開關(guān)S₁、S₃，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P，使電壓表的示數(shù)為2.5V；保持滑動(dòng)變阻器的滑片位置不變，斷開開關(guān)S₃、閉合開關(guān)S₂，記錄電壓表的示數(shù)為U₁；
②請(qǐng)用R₀及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表示出R_L．R_L=$\frac{2.5V×{R}_{0}}{{U}_{1}-2.5V}$．

Answer 1

分析 （1）為保護(hù)電路安全，閉合開關(guān)時(shí)滑片要置于阻值最大處；根據(jù)電路現(xiàn)象分析圖示電路圖，找出哪根電線斷了．
（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意觀察電壓表示數(shù)，由圖示電流表確定其量程與分度值，讀出其示數(shù)，然后由P=UI求出燈泡額定功率．
（3）根據(jù)滑片的移動(dòng)方向判斷滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值如何變化，然后應(yīng)用串聯(lián)電路特點(diǎn)判斷燈泡兩端電壓如何變化，判斷燈泡實(shí)際功率如何變化．
拓展應(yīng)用：
（1）當(dāng)燈泡電壓等于額定電壓時(shí)，燈泡正常發(fā)光，要測(cè)燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻，首先知道應(yīng)用電壓表測(cè)燈泡兩端的電壓、用電流表測(cè)燈泡中的電流，由圖可知：只有電壓表，沒(méi)有電流表，則要借助已知定值電阻求得燈泡的電流，那么為了讓燈泡和定值電阻的電流相同，則應(yīng)采取串聯(lián)的方式，電壓表應(yīng)先測(cè)量燈泡兩端的電壓，使燈泡兩端的實(shí)際電壓為額定電壓值，然后再直接或間接測(cè)出定值電阻的兩端的電壓，據(jù)此分析完成實(shí)驗(yàn)電路．
（2）因?yàn)橐獪y(cè)燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻，則實(shí)驗(yàn)時(shí)首先應(yīng)讓燈泡電壓等于額定電壓時(shí)，即應(yīng)讓電壓表先測(cè)燈泡兩端的電壓且移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P使電壓表的示數(shù)等于燈泡的額定電壓．然后在保持滑動(dòng)變阻器的滑片位置不變的條件下，再用電壓表測(cè)出定值電阻兩端的電壓．最后可根據(jù)歐姆定律和串聯(lián)電路的特點(diǎn)求出R_L的表達(dá)式．

解答 解：（1）為保護(hù)電路安全，連接電路的過(guò)程中，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值應(yīng)為滑動(dòng)變阻器最大阻值，由圖示電路圖可知，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)滑到B端．
連接好電源，閉合開關(guān)，小燈泡發(fā)光，說(shuō)明電路不存在斷路，電壓表示數(shù)為0，說(shuō)明電壓表不能連接在電路中，并沒(méi)有與燈泡并聯(lián)，連接電壓表與燈泡兩端的導(dǎo)線發(fā)生斷路，由圖示電路圖可知，如果導(dǎo)線c斷了，電路將斷路，燈泡不發(fā)光，因此導(dǎo)線b斷了．
（2）閉合開關(guān)，測(cè)量小電燈額定功率，移動(dòng)變阻滑的滑片P，眼睛應(yīng)先注視電壓表的示數(shù)；
由圖示電路圖可知，電流表量程為0～3A，由圖乙所示電流表可知，電流表分度值為0.1A，示數(shù)為1.2A，燈泡額定功率P=UI=2.5V×1.2A=3W．
（3）在小燈泡正常發(fā)光時(shí)，再將滑片P向B端移動(dòng)到另一位置，由圖示電路圖可知，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值變大，滑動(dòng)變阻器兩端電壓變大，與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)的燈泡兩端電壓U變小，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，燈泡實(shí)際功率變小，小電燈的實(shí)際功率小于額定功率．
拓展應(yīng)用：
（1）通過(guò)分析可知：燈泡和定值電阻串聯(lián)，電壓表應(yīng)先測(cè)量燈泡兩端的電壓，使燈泡兩端的實(shí)際電壓為額定電壓值，然后再測(cè)量定值電阻的兩端的電壓．分析圖可以看出開關(guān)的閉合與斷開，電壓表先測(cè)燈泡兩端電壓，再測(cè)燈泡與定值電阻兩端電壓，如圖：


（2）①斷開開關(guān)S₂，閉合開關(guān)S₁、S₃，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P，為了使燈泡兩端的實(shí)際電壓為額定電壓值，所以使電壓表的示數(shù)為2.5V；保持滑動(dòng)變阻器的滑片位置不變，斷開開關(guān)S₃，閉合開關(guān)S₂，記錄電壓表的示數(shù)為U₁；
②由于燈泡和定值電阻串聯(lián)，燈泡正常發(fā)光時(shí)，定值電阻兩端的電壓為：U₀=U₁-U_L額=U₁-2.5V，
由于電路中的電流為I=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$=$\frac{{U}_{1}-2.5V}{{R}_{0}}$，
由I=$\frac{U}{R}$可知，燈泡電阻：R_L=$\frac{{U}_{L額}}{I}$=$\frac{{U}_{L額}}{\frac{{U}_{1}-2.5V}{{R}_{0}}}$=$\frac{{U}_{L額}{R}_{0}}{{U}_{1}-2.5V}$=$\frac{2.5V×{R}_{0}}{{U}_{1}-2.5V}$；
故答案為：（1）B；b；（2）電壓；3；（3）小于；
拓展應(yīng)用：$\frac{2.5V×{R}_{0}}{{U}_{1}-2.5V}$．

點(diǎn)評(píng) （1）本題考查在沒(méi)有電流表，利用電壓表和定值電阻以及其他元件測(cè)量電阻的阻值時(shí)實(shí)驗(yàn)的測(cè)量方法，一般是設(shè)計(jì)成串聯(lián)電路，找電流相等列等式求出被測(cè)電阻．
（2）明確此題的實(shí)驗(yàn)原理、試驗(yàn)方法；就能了解測(cè)量燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻時(shí)，應(yīng)先調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使燈泡電壓達(dá)到額定電壓；保持滑動(dòng)變阻器不變，用電壓表測(cè)出定值電阻兩端的電壓，由歐姆定律求出流過(guò)電路的電流，最后由歐姆定律求出燈泡的電阻．