Question

小明在“测量小灯泡的额定功率”实验中，所用小灯泡上标有“2.5V”字样，滑动变阻器标有“20Ω  1A”字样．

（1）请用笔画线代替导线，完成图甲实物电路的连接______．（要求：滑动变阻器的滑片P向右滑动时，小灯泡变亮；连线不得交叉）

（2）闭合开关，通过移动滑片P记录了多组数据如下表．请在图乙中，描点作出I-U的关系图线_____．则小灯泡的额定功率为_______ W．旋转学生电源旋钮，使电源电压为3V；闭合开关，调节滑片P使滑动变阻器的阻值为10Ω，此时小灯泡的实际功率是_______ W．

（3）若实验中电流表坏了，为了测量小灯泡的额定功率，小虎选用一个定值电阻R0接在原电路电流表的位置，设计了图丙所示的电路，实验方案如下：旋转学生电源旋钮，使电源电压为7V；调节滑动变阻器滑片P使电压表的示数为小灯泡额定电压U额；保持滑片P位置不变，只将电压表的a点接线改接到c点，测量R0两端的电压U0．

①小虎的设计方案操作中存在的问题是：____________________________ ．

②纠正操作错误之后，测出R0两端的电压为U0，则小灯泡的额定功率可表示为：P额=_______   ．（用R0和所测量的符号表示）

③所选用定值电阻R0的阻值不得超过 ______Ω．

Answer

0.75 0.2 电压表正负接线柱接反了 U额×U0/R0 10

【解析】(1)小灯泡上标有“2.5V”字样，灯的额定电压为2.5V，电压表选用小量程与灯并联，滑动变阻器的滑片P向右滑动时，小灯泡变亮，即电流变大，电阻变小，即滑片右边电阻丝连入电路中，如下左图所示：

(2)根据表中数据，用描点法作图，用平滑的曲线连接起来，如上右图所示：由表中数据知，灯在额定电压下的电流为0.3A，则灯的额定功率：P＝UI＝2.5V×0.3A＝0.75W；电源电压为3V,变阻器连入电路中的电阻为10Ω,因灯与变阻器串联,根据串联电路的规律,通过各处的电流都相等,由表中数据知,只有灯的电压为U2＝1.0V,通过的电流为I2＝0.2A时，根据欧姆定律：变阻器的电压：U滑＝I2R滑＝0.2A×10Ω＝2V，电源总电压＝U滑+U2＝1V+2V＝3V,符合串联电路的规律,故此时小灯泡的实际功率P实＝U2I2＝1V×0.2A＝0.2W；(3)①电压表测灯的电压，则电压表a接线柱为负接柱，只将电压表的a点接线改接到c点时，则电流从电压表负接线柱流入了；②灯正常发光时,测定值电阻的电压为U额,在滑片位置不动的情况下,测出R0两端的电压为U0,由欧姆定律,此时通过R0的电流：I0＝，根据串联电路电流的规律，通过灯的额定电流：I＝I0＝，故灯的额定功率：PL＝ULIL＝U额×；③在实验操作中,因电压表选用0−3V的量程,既要测灯的额定电压,又要测R0的电压,故定值电阻R0的最大电压不能超过3V,因灯正常工作时的电流IL＝0.3A,由欧姆定律I＝,故R0的最大阻值不能超过：R0大＝＝10Ω.