Question

15．小明在做“測定小燈泡的電功率”的實(shí)驗時，實(shí)驗器材齊全并完好，其中：電源電壓為4.5伏且不變，待測小燈泡L標(biāo)有“2.5V”字樣，滑動變阻器R_p有“20Ω 2A”和“50Ω 1A”兩種規(guī)格可選．他正確串聯(lián)實(shí)驗器材，閉合電鍵，逐步移動滑片P的位置，并觀察電壓表的示數(shù)，當(dāng)電壓表的示數(shù)分別高于、等于、低于2.5伏時，分別觀察電流表的示數(shù)，并將實(shí)驗數(shù)據(jù)記錄在如表中．

實(shí)驗 序號	電壓 （伏）	電流 （安）
1	2.0	0.16
2	2.5	0.14
3	3.0	0.12

①請畫出小明同學(xué)連接的實(shí)驗電路圖．

②小明實(shí)驗中選用的滑動變阻器的規(guī)格為“50Ω 1A”，理由是滑動變阻器兩端電壓為3V時，滑動變阻器的阻值為25Ω，大于20Ω．
③請根據(jù)相關(guān)信息計算出小燈泡L的額定功率．（需寫出計算過程）P_額=U_額I'=2.5V×0.16A=0.4W．

Answer 1

分析 ①由本實(shí)驗的原理P=UI知，要測得燈泡兩端電壓和通過燈泡的電流，用滑動變阻器調(diào)節(jié)燈泡兩端電壓，閉合開關(guān)滑片移動，變阻器連入阻值由大到小變化，根據(jù)串聯(lián)電路分壓特點(diǎn)和電壓表的示數(shù)分別高于、等于、低于2.5伏分析電壓表所測電壓，由此設(shè)計實(shí)驗電路圖；
②由表格數(shù)據(jù)，根據(jù)串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律計算變阻器連入的最大電阻值，從而確定其規(guī)格；
③由電路特點(diǎn)，找到燈泡電壓等于額定電壓時的電流，由P=UI計算其額定功率．

解答 解：
①測定小燈泡的電功率的實(shí)驗原理是P=UI，電流表與燈泡串聯(lián)，測燈泡兩端電壓和通過燈泡的電流，滑動變阻器與燈泡串聯(lián)以調(diào)節(jié)燈泡兩端電壓，
為保護(hù)電路，閉合開關(guān)前滑片應(yīng)阻值較大，由串聯(lián)電路分壓原理知，變阻器連入阻值越小時，分得電壓越小．
由題知，逐步移動滑片P，而電壓表的示數(shù)分別高于、等于、低于2.5伏，由此可知電壓表測的是滑動變阻器兩端電壓，實(shí)驗電路圖如圖所示：
；
②根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理，當(dāng)變阻器連入阻值最大時，分得電壓最大，由表格數(shù)據(jù)知，電壓表示數(shù)最大為3V，
由歐姆定律可得此時變阻器連入阻值：
R=$\frac{{U}_{R}}{I}$=$\frac{3V}{0.12A}$=25Ω＞20Ω，故變阻器應(yīng)選擇的規(guī)格是：“50Ω 1A”；
③由電路圖，根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)知，當(dāng)燈泡兩端電壓等于額定電壓2.5V時，變阻器兩端電壓：
U_R′=U-U_額=4.5V-2.5V=2V，
由表格數(shù)據(jù)可知，此時電路中電流：I'=0.16A，
所以燈泡的額定功率：
P_額=U_額I'=2.5V×0.16A=0.4W．
故答案為：
①見上圖；
②“50Ω 1A”；滑動變阻器兩端電壓為3V時，滑動變阻器的阻值為25Ω，大于20Ω．
③P_額=U_額I'=2.5V×0.16A=0.4W．

點(diǎn)評 本題考查了實(shí)驗電路的設(shè)計、滑動變阻器規(guī)格的選擇以及功率的計算，由實(shí)驗操作和已知條件確定電壓表所測電壓，從而設(shè)計出電路圖是關(guān)鍵．