Question

郑小楚和李岚等同学利用电流表、电压表、滑动变阻器、开关等器材，进行“测量小灯泡的额定功率”的实验。已知小灯泡的额定电压为2.5V，额定功率约为0.5W，电源电压恒定为6V，滑动变阻器的规格为“30Ω  1A”,认为小灯泡灯丝电阻不变，R₀为阻值为10Ω的定值电阻。

 

            甲                           乙                        丙

（1）郑小楚用上述器材能否测出小灯泡的额定功率：_____________。（选填“能”或“不能”）

（2）如图甲是李岚同学设计的实物电路图，请你用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整____；

（3）改变滑片P的位置，当小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，小灯泡的额定功率是________W；

（4）实验时李岚发现电流表损坏，他们在原有的实验器材基础上，另增加了两个开关，设计了一个不用电流表就能测定该小灯泡额定功率的实验；

①在图丙所示的虚线框内画出实验电路图___________；

②简述实验步骤：

a：__________________________________________________________________________；

b：__________________________________________________________________________；

③写出小灯泡额定功率的表达式P_额＝______________________。（用已知量和测得量表示）

Answer

能 0.5 按图连接电路，闭合开关S 、S1，调节滑动变阻器，使电压表示数为2.5V 保持滑动变阻器滑片的位置不变，断开开关S1，闭合S 、S2，记录电压表示数U

、（U-2.5V）×0.25A

【解析】（1）已知小灯泡的额定电压为2.5V，额定功率约为0.5W，根据P=UI，灯的额定电流： ；灯的电阻： ，当灯的电压为2.5V时，灯正常发光，由串联电路电压的规律，变阻器和定值电阻分去的电压：U分=U-UL=6V-2.5V=3.5V，即变阻器和定值电阻分去的电压是灯额定电压的倍，由分压原理，变阻器和定值电阻的电阻是灯的电阻的1.4倍，即R=1.4×12.5Ω=17.5Ω，由电阻的串联，当变阻器连入电路中的电阻为：R滑=R-R0=17.5Ω-10Ω=7.5Ω时，灯正常发光；故郑小楚用上述器材能测出小灯泡的额定功率；
（2）当灯的电压为2.5V时灯正常发光，故将电压表小量程并联在灯的两端，如下左所示；

（3）改变滑片P的位置，当小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，图中电流表选用小量程，分度值为0.02A，示数为0.2A，小灯泡的额定功率是：
P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
（4）①根据上面的分析，将灯与R0串联，电压表与灯并联，如上右图所示；
②a．只闭合S、S1，移动变阻器的滑片使电压表示数为2.5V；
b．保持滑片的位置不动，断开S1，闭合S2，记下电压表的示数ULR；
③在上面的操作中，当灯正常发光后，滑片的位置不动，开关的转换没有引起电路连接关系的改变，各用电器两端的电压不变，所以，定值电阻R0两端的电压为U0=UIR-2.5V，通过其的电流大小，根据串联电路电流的特点，通过灯的电流大小为，所以，灯的额定功率： ．
故答案为：（1）能；（2）如上左图；（3）0.5；（4）①如上右图；②a．按图连接电路，只闭合S、S1，移动变阻器的滑片使电压表示数为2.5V；b．保持滑片的位置不动，断开S1，闭合S2，记下电压表的示数ULR；③（ULR-2.5V）×0.25A．