Question

如图所示是小明同学“测量小灯泡电功率”的实物电路，小灯泡的额定电压是3.8 V，小灯泡工作时的电阻约为10 Ω.现有电流表、电压表、开关各一个，规格分别为“10 Ω  1 A”、“50 Ω  0.5 A”和“500 Ω  0.1 A”的滑动变阻器各一个，导线若干，电源(8 V)一个．

（1）请用笔画线代替导线完成电路连接．

（______）

（2）为完成实验，应该选取规格为__________的滑动变阻器．

（3）闭合开关，灯泡较暗，为了测出灯泡的额定功率须向________(选填“左”或“右”)端移动滑片P

（4）移动滑片，记录多组电流和电压，并在坐标纸上作出I－U关系图象，如图所示．由图可知小灯泡的额定功率为______W；

（5）另一组的同学发现电压表损坏,其他元件完好。他们用已有的器材、定值电阻R₀和一只电流表,设计了如图所示电路图，步骤如下：

①闭合S、S₂，移动滑动变阻器，使电流表的读数为I_额

②再断开S₂闭合S₁，读出电流表的示数为I₁，则额定功率的表达式为P_额＝__________

Answer

见解析所示 “50Ω 0.5A” 左 1.14 (I1－I额)R0·I额

【解析】

(1)[1]测量小灯泡电功率时，电压表并联在灯泡的两端，测量灯泡两端的电压，灯泡的额定电压为3.8V，则电压表的量程为0-15V；电流表串联在电路中，滑动变阻器采用一上一下的接法，故电路如下：

(2)[2]由于电源电压为8V且保持不变，实验中小灯泡额定电压为3.8V，所以，电路中电流是：

＞0.1A；

故变阻器分得的电压是：

U滑 =8V-3.8V=4.2V，

由欧姆定律，灯正常发光时，变阻器连入电路中的电阻是：

所以，滑动变阻器应选用“50Ω 0.5A” 的规格；

(3)[3]闭合开关，灯泡较暗，说明灯泡两端的电压低于3.8V，为了测量额定功率，应增大灯泡两端的电压，即减小滑动变阻器的电阻，增大电路中的电流，故滑片向左滑动，直到电压表的示数为3.8V，灯泡正常发光；

(4)[4]由U-I图象知道，当U额 =3.8V时，I额 =0.3A，由知道，小灯泡的额电功率是：

；

(5)[5]①闭合S、S2，此时灯泡与R0 并联，移动滑动变阻器，使电流表的读数为I额，此时两端的电压等于灯泡的额定电压；

②再断开S2 闭合S1，读出电流表的示数为I1，此时通过R0 的电流是I1-I额，则灯泡两端的电压即额定电压是：

U=（I1 -I额）R0

所以，额定功率的表达式是：

P额 =UI=（I1 -I额）R0•I额