Question

9．詩(shī)詩(shī)和二瑩兩同學(xué)分別做“測(cè)定小燈泡的功率”實(shí)驗(yàn)，除了小燈泡外，她們所使用的器材規(guī)格均相同，小燈的額定電壓可能是“1.5V”、“2.0V”或“2.8V”，小燈泡功率相差不大．
（1）圖甲是詩(shī)詩(shī)同學(xué)沒有連接完的實(shí)物電路，請(qǐng)你用筆畫線代替導(dǎo)線，將實(shí)物電路連接完整（要求滑片向右滑時(shí)，燈泡變暗）．

（2）詩(shī)詩(shī)正確連接好電路，正確操作后，閉合開關(guān)時(shí)記錄了第1組數(shù)據(jù)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，小燈正常發(fā)光時(shí)記錄了第2組數(shù)據(jù)，再把滑片移到端點(diǎn)時(shí)小燈閃亮一下，后熄滅，并記錄了第3組數(shù)據(jù)，如表所示．則她們所用電源的電壓為4.5V，詩(shī)詩(shī)同學(xué)所用小燈的額定功率為0.65W．

	電壓表示數(shù)	電流表示數(shù)	小燈亮暗程度
1	1.3V	0.16A	暗
2	2.5V	0.26A	正常發(fā)光
3	4.5V	0A	不發(fā)光

（3）同座位的二瑩同學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，當(dāng)她連接完最后一根導(dǎo)線，立即看到燈泡發(fā)出明亮的光．在一旁觀察的詩(shī)詩(shī)一驚，提醒二瑩實(shí)驗(yàn)中有問題．請(qǐng)你幫助二瑩找出實(shí)驗(yàn)中的操作不當(dāng)之處連接電路時(shí)開關(guān)未斷開（寫出一條即可）．
（4）二瑩同學(xué)改正了操作錯(cuò)誤重新連接好電路后，當(dāng)二瑩同學(xué)所選用的小燈正常發(fā)光時(shí)，電壓表的示數(shù)如圖乙所示，而滑片恰好在滑動(dòng)變阻器的中點(diǎn)上，此時(shí)滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻值為10Ω，二瑩同學(xué)所選用小燈泡的額定功率為0.45W．

Answer 1

分析 （1）因?yàn)榛瑒?dòng)變阻器滑片右移燈泡變暗，由此可以確定滑動(dòng)變阻器接入的下面接線柱，把滑動(dòng)變阻器串聯(lián)在電路中；電壓表測(cè)燈泡兩端電壓，根據(jù)其額定電壓確定量程；
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析燈泡熄滅時(shí)的電路故障，然后確定電源電壓；燈泡正常發(fā)光時(shí)的功率為額定功率，由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)找出到燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓與電流，然后由電功率公式求出燈泡額定電功率；
（3）可根據(jù)連完電路以后燈泡立刻發(fā)光的現(xiàn)象來(lái)判斷電路的一處錯(cuò)誤，然后根據(jù)燈泡發(fā)光很強(qiáng)來(lái)判斷另一處錯(cuò)誤．
（4）利用甲同學(xué)的第3組數(shù)據(jù)判斷出電源電壓，根據(jù)第一次實(shí)驗(yàn)利用串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律求得滑動(dòng)變阻器的最大阻值，求得滑片中點(diǎn)時(shí)接入電路的電阻和電壓，求得滑動(dòng)變阻器電流即燈泡電流，根據(jù)P=UI計(jì)算燈泡額定功率．

解答 解：
（1）測(cè)定小燈泡的功率實(shí)驗(yàn)中，滑動(dòng)變阻器與燈泡應(yīng)串聯(lián)．滑動(dòng)變阻器滑片右移燈泡變暗，電路電流變小，電路總電阻變大，滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻變大，滑動(dòng)變阻器接左下端接線柱．電壓表測(cè)燈泡兩端電壓，所以與燈泡并聯(lián)，由題根據(jù)燈泡的額定電壓可知電壓表應(yīng)使用0-3V量程．如圖所示：
；
（2）滑片移到端點(diǎn)時(shí)小燈閃亮一下，后熄滅，電路中電流為0，說明電路斷路，燈泡被燒壞，由電路圖可知，電壓表與電源兩極相連，測(cè)電源電壓，電壓表示數(shù)是4.5V，因此電源電壓是4.5V；
由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，燈泡正常發(fā)光時(shí)電壓表示數(shù)是2.5V，電流表示數(shù)是0.26A，因此燈泡額定功率P=UI=2.5V×0.26A=0.65W；
（3）由于剛連完電路，燈泡就發(fā)光說明連線時(shí)開關(guān)是閉合的，而且燈泡發(fā)光很亮，說明滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值未調(diào)節(jié)到最大值處．
（4）第一次實(shí)驗(yàn)中滑片處于最大阻值處，閉合開關(guān)得到第一組數(shù)據(jù)，滑動(dòng)變阻器電壓為：U₁=U_總-U_L=4.5V-1.3V=3.2V，
滑動(dòng)變阻器最大阻值為：R=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{3.2V}{0.16A}$=20Ω，
二瑩同學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，使用的滑動(dòng)變阻器相同，滑片恰好在滑動(dòng)變阻器的中點(diǎn)上；
所以滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻：R′=$\frac{1}{2}$R=$\frac{1}{2}$×20Ω=10Ω，
電壓表選擇0～3V量程，分度值0.1V，則電壓為1.5V，
根據(jù)串聯(lián)電路的總電壓等于各部分電壓之和可得：
變阻器兩端的電壓U′=U-U_L=4.5V-1.5V=3V，
根據(jù)串聯(lián)電路電流處處相等，所以燈泡電流為：I_L=I′=$\frac{U′}{R′}$=$\frac{3V}{10Ω}$=0.3A，
所以二瑩同學(xué)所選用小燈泡的額定功率為：P_L=U_LI_L=1.5V×0.3A=0.45W．
故答案為：（1）見上圖；（2）4.5；0.65；（3）連接電路時(shí)開關(guān)未斷開；（4）10；0.45．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了連接電路圖、求電源電壓、求燈泡額定功率等問題，連接電路圖時(shí)，注意電表量程的選擇，注意電表正負(fù)接線柱不要接反，注意滑動(dòng)變阻器的接法；重點(diǎn)考查歐姆定律的運(yùn)用，計(jì)算量大，分析過程復(fù)雜，難度較大．