Question

11．小明用圖甲所示的電路測量小燈泡的額定電功率（部分實(shí)驗(yàn)器材的規(guī)格已標(biāo)），他根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制了通過小燈泡的電流隨其兩端電壓變化關(guān)系的圖象，如圖乙所示，若實(shí)驗(yàn)中電流表壞了，為了完成實(shí)驗(yàn)，他選用一個(gè)R₀為5Ω的電阻，設(shè)計(jì)了如圖丙所示的電路圖，且實(shí)驗(yàn)方案為：①調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片使電壓表的示數(shù)為小燈泡額定電壓；②保持滑片位置不變，只將電壓表的a點(diǎn)接線改接到c點(diǎn)，測出R₀兩端的電壓U₀，通過計(jì)算求出小燈泡的額定功率，請你解答下列問題：

（1）他連接電路時(shí)，開關(guān)應(yīng)斷開，在圖甲中連接錯(cuò)誤的一根導(dǎo)線上打上“×”號，并改正；
（2）改正后閉合開關(guān)，觀察到圖甲的電壓表的示數(shù)僅為0.6V，接下來應(yīng)進(jìn)行的操作是向左移動(dòng)滑片，使電壓表的示數(shù)為2.5V，讀出電流表的示數(shù)，由此測得小燈泡的額定功率為0.625 W．
（3）以上實(shí)驗(yàn)方案存在的問題之一是只將電壓表的a點(diǎn)接線改接到c點(diǎn)，電壓表的正負(fù)接線柱接反，無法測出R₀兩端的電壓．

Answer 1

分析 （1）連接電路時(shí)，開關(guān)應(yīng)斷開；此實(shí)驗(yàn)中電壓表應(yīng)測燈泡兩端電壓，即與燈泡并聯(lián)，由此分析出錯(cuò)誤的連接；
（2）燈泡亮度由其實(shí)際功率所決定，由電壓表示數(shù)和燈泡額定電壓關(guān)系分析燈泡不亮的原因；燈泡電壓等于額定電壓時(shí)正常發(fā)光，由此根據(jù)串聯(lián)電路分壓原理分析接下來的操作；由圖象讀出燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流，由P=UI計(jì)算其額定功率；
（3）電壓表并聯(lián)在電路中，電流應(yīng)由正接線柱流入，負(fù)接線柱流出．

解答 解：
（1）為了保護(hù)電路，連接電路時(shí)，開關(guān)應(yīng)斷開；
測量小燈泡的電功率的實(shí)驗(yàn)中，電壓表應(yīng)與燈泡并聯(lián)測其兩端電壓，所以圖甲中從電壓表到滑動(dòng)變阻器間連線多余，應(yīng)去掉，如圖所示：

（2）由題知，燈泡額定電壓2.5V，而此時(shí)燈泡電壓為0.6V，由丁圖知電流表量程0.6A，分度值0.0.2A，示數(shù)為0.14A，由P=UI知燈泡的實(shí)際功率太小，故燈泡不能發(fā)光；
燈泡電壓達(dá)到2.5V時(shí)正常發(fā)光，應(yīng)減小變阻器分得電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理應(yīng)減小變阻器連入阻值，即滑片向左端滑，直到電壓表示數(shù)為2.5V，讀出電流表的示數(shù)；
由圖象可知，當(dāng)燈泡電壓為2.5V，通過燈泡的電流為0.25A，所以燈泡的額定功率：
P=UI=2.5V×0.25A=0.625W．
（3）由題意知，保持滑片位置不變，只將電壓表的a點(diǎn)接線改接到c點(diǎn)，電壓表的正負(fù)接線柱接反，無法測出R₀兩端的電壓．
故答案為：（1）斷開；見上圖；（2）向左移動(dòng)滑片，使電壓表的示數(shù)為2.5V；0.625；（3）只將電壓表的a點(diǎn)接線改接到c點(diǎn)，電壓表的正負(fù)接線柱接反，無法測出R₀兩端的電壓．

點(diǎn)評 本題是測量小燈泡的額定功率實(shí)驗(yàn)，考查了電路的連接、電路故障的分析、電流表的讀數(shù)及電功率的計(jì)算，同時(shí)考查了對實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的分析，關(guān)鍵掌握測量的原理及電表的使用方法．