Question

在“测量小灯泡的电功率”的实验中，小灯泡的额定电压为2.5V，正常发光时的电阻约为8Ω。

（1）在图甲中，有一根导线未连接，请用笔画线代替导线将电路连接完整。

（_______）

（2）闭合开关后，小灯泡不亮，电流表有示数，电压表没有示数。经检查，导线连接完好，则电路故障可能是小灯泡发生了_______（选填“短路”或“断路”）。

（3）移动滑片P到某一位置时，电压表示数如图乙所示，为______V；此时要测量小灯泡的额定功率，应持滑片P向 _________（选填“左”或“右”）端移动，移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图丙所示的 I－U图像；

（4）由图像可计算出小灯泡的额定功率是______ W。

（5）完成上述测量后，不用电压表，用如下图所示的电路也可测量已知额定电流的小灯泡的额定功率，已知小灯泡的额定电流为I_额，定值电阻的阻值为R₀。实验步骤如下，

请补充完整：

① ___________  ；

②闭合开关S、S₁，断开开关S₂。记下此时电流表的示数为I；

③小灯泡的额定功率的表达式为P_额=________ 。

Answer

短路 2.2 右 0.75 闭合开关S、S2,调节滑动变阻器R的滑片P,使电流表示数I=I额 R0(I−I额)I额

【解析】

(1)[1]电流表串联在电路，由乙图可知电流表使用的是小量程，使用电路连接如下：

(2)[2]电流表有示数，说明电路通路，电压表无示数，所以可以判断电路故障为灯泡短路；

(3)[3]电压表使用0∼3V量程，每一个大格代表1V，每一个小格代表0.1V，电压为2.2V.

[4]要使灯泡正常工作，灯泡两端电压从2.2V增大到2.5V，就要减小变阻器的电压，根据分压原理，滑动变阻器连入电路中的电阻要减小，滑片向右端移动，使电压表的示数为2.5V.

(4)[5]从图象得知，灯泡在2.5V下的电流为0.3A，所以小灯泡的额定功率是：

P=UI=2.5V×0.3A=0.75W.

(5)[6][7]根据公式P=UI可知，要想计算灯泡的额定功率，因为额定电流已知，所以还需要知道其额定电压，所以我们可以这样做：

闭合开关S、S2，调节滑动变阻器R的滑片P，使电流表示数I1=I额，因为此时灯泡和R并联，电流表测通过灯泡的电流， R两端的电压等于灯泡的额定电压，U额=I额R0

然后再闭合开关S、S1，断开开关S2，R0和灯泡仍并联，不过电流表测量的是通过它们两个的总电流，记录下此时电流表的示数为I；

定值电阻R0的电流为：

I0=I−I额

定值电阻R0的电压为：

U=I0R0=(I−I额)R0，

因为灯泡两端的电压等于定值电阻的电压，所以灯泡的额定电压功率为：

P额=U0I额=R0(I−I额)I额.