Question

在“测量小灯泡的电功率”实验中，提供如下器材：电源（电压8V），小灯泡（额定电压2.5V），定值电阻（10Ω、20Ω），电流表（0~0.6A、0~3A），电压表（0-3V、0~15V），滑动变阻器（20Ω 2A），开关若干、导线若干。

（1）小华设计了如图1的电路，请用笔画线代替导线，完成图2实物电路的连接。

（______________）

（2）实验时，当电压表示数为2.5V时，电流表示数如图3所示，则小灯泡的额定功率为________W。

实验序号	1	2	3	4	5
电压U/V	1.0	1.5	2.0	2.5	3.0
电流I/A	0.24	0.27	0.30		0.33

（3）分析表格数据可得出结论：小灯泡工作时，消耗的电功率随电压的增大而_______。根据数据还可判断出，小华在实验中选用的是R₀=______Ω的定值电阻。

（4）另一小组实验时电流表损坏，请利用余下器材帮助该小组设计一种仅用电压表测量小灯泡额定功率的方法。要求：只连接一次电路，所测物理量与最终表达式均用物理符号表示，如U_额、R₀等。

①将设计电路图画在方框中；

（______________）

②实验中，电压表量程选择_________（填“0~3V”或“0~15V”）；

③简要说明测量步骤：______________________________。

④写出最终计算式P_额=______________。

Answer

0.8 增大 10 0~15V 详见解析

【解析】

(1)[1]滑动变阻器一上一下串联接入电路中，如图所示：

(2)[2]由图3可知，电流表的量程是0-0.6A，电流表的示数为0.32A，小灯泡的额定功率为

P=UI=2.5V×0.32A=0.8W；

(3)[3]由表中数据可知，随着灯泡两端电压的增大，电流也增大，根据P=UI可知，小灯泡消耗的电功率增大，即小灯泡工作时，消耗的电功率随电压的增大而增大；

[4]由表中数据可知，第5次实验电流最大，此时电路总电阻最小，第5次实验时电路总电阻：

R总=≈24.2Ω，

灯泡的电阻

RL=≈9.1Ω，

因

R总=RL+R0+R滑，

已知定值电阻R0的阻值为10Ω或20Ω，故在实验中选用的是

R0=10Ω；

(4)①[5]通过移动滑片使灯两端的电压为2.5V，使灯正常工作，所以应将电压表与灯并联；因没有电流表，所以电压表和定值电阻应起到电流表的作用，在保持滑片位置不变的情况下，通过开关的转换测算出定值电阻的电压，即可求出通过定值电阻的电流大小，如下图所示：

②[6]电源电压是8V，灯泡的额定电压是2.5V，灯泡正常发光时的电流是0.32A，灯泡正常发光时的电阻

RL1=≈8Ω，

R0的阻值是10Ω，由串联分压可知R0两端的电压大于2.5V，电压表测量灯泡和定值电阻的总电压，总电压大于3V，电压表的量程选择0-15V；

③[7]实验步骤：断开S2，闭合S和S1，调节滑片至电压表示数为U额；保持滑片位置不变，断开S2，闭合S和S1，读出电压表示数U；

④[8]定值电阻R0两端的电压为

U0=U-U额，

根据串联电路电流的特点， 通过灯泡的电流大小

I额=I0=，

灯泡的额定功率

P额=U额I额=。