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“20Ω1A”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。

（__________）

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

序号	1	2	3	4	5
电压U/V	0.5	1.0	1.5	2.0	2.5
电流I/A	0.12	0.20	0.24	0.28	0.30

（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 测量R0电压时,电压表正负接线柱接反了 U额× 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，根据串联电路的电流规律，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，电压表的指针会倒转；

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.