Question

在“测定小灯泡电功率”的实验中，小灯泡额定电压为2.5V。

（1）图甲中有一根导线连接错误，请在错误的导线上画“×”，并在图中改正（导线不许交叉）。

（_______）

（2）正确连接电路后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡始终不亮。两电表无示数。为判断故障、将电压表与滑动变阻器并联，电压表有示数，则电路发生故障的原因是_____。

（3）排除故障后闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P到某一点，电压表示数如图乙所示为_____V。

（4）根据实验记录绘制Ⅰ﹣U图象如图丙所示，根据图象信息，计算小灯泡的额定功率是_____W。

（5）完成上述实验后，小敏设计了如图丁所示的电路，测出了额定电流为I_额的小灯泡的额定功率。实验方案如下：（电源电压不变，滑动变阻器R₁的最大阻值为R₁）

①按电路图连接电路。

②闭合开关_____，移动R₁滑片，使电流表的示数为I_额灯泡正常发光。

③闭合开关_____，保持R₁滑片位置不动，移动R₂滑片，使电流表的示数为I_额。

④保持_____滑片位置不动，将另一个滑动变阻器滑片移到最左端，电流表的示数为I₁，再将此滑动变阻器的滑片移到最右端，电流表的示数为I₂。

⑤小灯泡额定功率的表达式为P_额＝_____。（用I_额、I₁、I₂、R₁表示）

Answer

滑动变阻器断路 2.2 0.5 S1 S2 R2 I额2•

【解析】

（1）本实验中，电压表应并联在灯泡的两端，由此分析图甲的错误修改；

（2）通过小灯泡不亮，两电表无示数，判断出电路中出现断路，然后根据具体情况判断断路处；

（3）由图乙明确电压表量程和分度值，再读数；

（4）由图象读出额定电压下通过灯泡的电流，根据P＝UI计算额定电功率；

（5）已知灯泡的额定电流，可通过R2等效替代正常发光灯泡，再根据电路特点，利用电源不变计算出R2的阻值，由P＝I2R计算额定功率。

（1）由图甲知，电压表串联在了电路中，应将其与灯泡并联，将滑动变阻器与灯泡串联，电路图如图所示：

（2）小灯泡不亮，两电表无示数，电路可能有断路发生，将电压表并联在滑动变阻器两端，发现电压表有示数，此时电压表两接线柱到电源两极间是通路，则说明与电压表并联的滑动变阻器断路；

（3）由图乙知，电压表使用0﹣3V量程，分度值为0.1V，所以电压表示数为2.2V；

（4）当U=2.5V时灯泡正常发光，由图象知此时灯泡中的电流I=0.2A，所以灯泡的额定功率：

P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；

（5）①按电路图连接电路。

②闭合开关S1，移动R1滑片，使电流表的示数为I额灯泡正常发光。此时灯泡与R1串联；

③闭合开关S2，保持R1滑片位置不动，移动R2滑片，使电流表的示数为I额。

此时R1与R2串联，因为电路中电流仍为I额，所以R2=RL；

④保持R2滑片位置不动，将另一个滑动变阻器（R1）滑片移到最左端，电流表的示数为I1，再将此滑动变阻器（R1）的滑片移到最右端，电流表的示数为I2。

由串联电路特点和欧姆定律可得：

U=I1R2=I2（R1+R2），

解得：，

⑤小灯泡额定功率的表达式为：。