Question

17．在“測定額定電壓為2.5v小燈泡的電功率”的實驗中，陽陽同學已連接好圖甲所示的部分電路．

（1）在陽陽所連接的電路中，有兩根導線還沒接好，請你幫他完成電路的連接．（其他的導線不要變動）
（2）開關試觸時，若發(fā)現電流表無示數，電壓表示數變大，其故障原因可能是燈泡斷路或小燈泡接觸不良．
（3）陽陽實驗時，發(fā)現電壓表示數如圖乙所示，此時小燈泡發(fā)光較暗，為了測出小燈泡的額定功率，他應該把滑片向B（選填“A”或“B“）端移動．
（4）實驗中陽陽測出了三組數據，記錄在下表中．若第一次實驗時電流表的示數如圖丙所示，請將此示數讀出并填入表中．

次數	1	2	3
U/V	2	2.5	3
I/A		0.4	0.42
亮度	暗→亮

（5）通過實驗，他測出小燈泡的額定功率是1W，并明確了燈泡的亮度取決于燈泡的實際功率．
（6）陽陽又想利用一塊電流表和一個電阻箱測量額定電流為0.3A的小燈泡的額定功率．他選擇了滿足實驗要求的實驗器材，并按照圖丁所示的電路圖連接好實物．
以下是他設計的實驗方案，請補充完整．
①只閉合開關S₁，移動變阻器的滑片P，使電流表示數為0.3A；
②斷開開關S₁、閉合開關S₂，滑片不動，調節(jié)電阻箱，當電流表示數為0.3A時，讀出電阻箱連入電路的阻值R₀；
③利用測量出的物理量及已知量，寫出小燈泡額定功率的表達式：P=（0.3A）²R₀．

Answer 1

分析 （1）變阻器按一上一下的原則與燈、電流表串聯起來，電壓表并聯在燈的兩端；
（2）若發(fā)現電流表無示數，說明電路可能斷路；電壓表示數變大，說明電壓表與電源連通，與電壓表并聯的部分之外電路是連通的，則故障原因可能是與電壓表并聯的燈泡斷路或小燈泡接觸不良；
（3）由圖乙所示電壓表確定其量程與分度值，讀出其示數，比較電壓表示數與額定電壓的大�。桓�串聯電路電壓的規(guī)律和分壓原理確定滑片的移動方向；
（4）根據圖丙電流表小量程讀數；
（5）燈在額定電壓下的功率為額定功率，根據P_L=U_LI_L求額定功率；根據表中數據求出燈的實際功率結合燈的亮度分析得出結論；
（6）將燈與變阻器串聯接入電路中，首先移動變阻器的滑片P，使電流表示數為燈的額定電流0.3A，燈正常發(fā)光；在沒有電壓表的情況下，要測燈的額定功率，根據P=I²R，求出燈正常發(fā)光時的電阻大小即可，為求出燈正常發(fā)光時的電阻大小，根據等效替代法，再將電阻箱與變阻器串聯接入電路，通過調節(jié)電阻箱旋鈕，使電流表示數保持不變，則此時電阻箱連入電路的阻值R₀即為燈正常發(fā)光時的電阻大�。�

解答 解：（1）把燈泡與滑動變阻器串聯接入電路，電壓表并聯在燈的兩端，實物圖連接如下圖所示：

（2）經分析，開關試觸時，若發(fā)現電流表無示數，電壓表示數變大，其故障原因可能是燈泡斷路或小燈泡接觸不良；
（3）由圖乙所示電壓表可知，其量程為0～3V，分度值為0.1V，示數為2V，小于燈泡額定電壓2.5V，所以發(fā)光較暗；為測燈泡額定功率，應增大燈的電壓為2.5V，根據串聯電路電壓的規(guī)律要減小變阻器分得的電壓，由分壓原理，應減小變阻器連入電路中的電阻大小，應向B端移動滑片，直到電壓表示數為2.5V為止；
（4）圖丙中電流表小量程分度值為0.02A，示數為0.36A；
（5）燈在額定電壓下的功率為額定功率，由表中數據，燈的額定功率P_L=U_LI_L=2.5V×0.4A=1W；由P=UI求出三次實驗燈的實際功率分別為0.72W、1W（大小等于額定功率）、1.26W，而燈的亮度是逐漸變亮的，所以燈泡的亮度取決于燈泡的實際功率；
（6）在上面分析的基礎上，實驗方案如下：①只閉合開關S₁，移動變阻器的滑片P，使電流表示數為0.3A；
③利用測量出的物理量及已知量，則小燈泡額定功率的表達式P=（0.3A）²R₀．
故答案為：（1）電路圖如上圖所示；
（2）燈泡斷路或小燈泡接觸不良；
（3）較暗；B；
（4）0.36；
（5）1；實際功率；
（6）①0.3；③（0.3A）²R₀．

點評 本題 測定額定電壓為2.5v小燈泡的電功率，考查電路的連接、故障的分析、操作過程、額定功率的計算，決定燈亮度的因素、等效替代法及在沒有電壓表情況下設計實驗方案測額定功率的能力，有一定難度．