Question

测量“小灯泡的电功率”．小灯泡的额定电流为0.3A，灯丝阻值在10Ω～15Ω之间．所提供的器材有：电流表、电压表、电源（电压恒为6V）、开关各一个，滑动变阻器 （“5Ω 2A”、“20Ω  1A”）两个，导线若干．

（1）如图甲所示是没有连接完的实物电路，请用笔画线代替导线将实物图补充完整．
（2）选用的滑动变阻器的规格为______．
（3）闭合开关，移动滑片，当电流表的示数为0.3A时，电压表的示数如图乙所示，读数为______V，小灯泡的额定功率为______W．
（4）实验结束后，小明整理实验器材时，发现滑动变阻器的AP部分比PD部分热，这是因为______．
（5）小红没用电压表，但多用了一个开关，其它器材与小明的相同，也测出了小灯泡的额定功率．请在虚线框丙内画出她设计的电路图，并写出实验步骤及测定额定功率的表达式．
实验步骤：
表达式：P_额=______．

Answer

（1）由电路图可知，电压表连线不完整，根据题意确定电压表量程，电压表应与灯泡并联．
（2）求出灯泡正常发光时滑动变阻器接入电路的阻值，根据该阻值选择滑动变阻器的规格．
（3）由图乙确定电压表量程与分度值，读出电压表示数，然后由电功率公式P=UI求出灯泡的功率．
（4）电流流过电阻丝时要产生热量．
（5）灯泡与滑动变阻器串联，用电流表测流过电路的电流，由串联电路特点及欧姆定律求出流过灯泡电流为灯泡额定电流时，灯泡两端电压，然后由P=UI求出灯泡额定功率．
【解析】
（1）灯泡额定电流为0.3A，灯丝阻值在10Ω～15Ω之间，则灯泡额定电压U=IR在3V～4.5V间，电压表应选0～15V量程，电压表与灯泡并联，电路图如图1所示：

（2）电路电流为灯泡额定电流0.3A时，由U=IR可知，灯泡两端电压约为
3V～4.5V，此时，滑动变阻器两端电压U滑=U-U灯，滑动变阻器两端电压约为1.5V～3V，由R=可知，此时滑动变阻器接入电路的阻值约为5Ω～10Ω，则滑动变阻器应选择“20Ω  1A”；
（3）电压表量程是0～15V，由图乙可知，电压表分度值是0.5V，电压表示数是4V，灯泡额定功率P=UI=4V×0.3A=1.2W；
（4）由电路图可知，滑动变阻器的AP段接入电路，实验时电流流过AP部分，电阻丝发热，PD部分没有电流流过，不发热，因此PA部分比PD部分温度高．
（5）（一）电路图：电路图如图2所示；
（二）实验步骤：①按电路图2连接实物电路图：

②闭合开关S1、断开S2，移动滑动变阻器滑片，使电流表示数为0.3A；
③滑片位置不动，闭合开关S1、S2，读出电流表示数I；
④求灯泡额定功率．
（三）灯泡额定功率：
1、滑动变阻器接入电路的阻值R滑==；
2、滑动变阻器两端的电压U滑=0.3A×R滑=0.3A×=V；
3、灯泡两端电压U灯=U-U滑=6V-V；
4、灯泡额定功率P=I灯U灯=0.3A×（6-）V=（1.8-）W；
故答案为：（1）实物电路图如图1所示；（2）20Ω  1A；（3）4；1.2；
（4）滑动变阻器使用AP部分，AP部分有电流流过，AP部分电阻丝要发热；
（5）实验电路图如图2所示；实验步骤如图所示；（1.8-）W．