Question

【題目】某小組測量小燈泡的電功率，小燈泡額定電壓為 2.5V，電源電壓恒定不變，有規格為“10Ω 2A”和“20Ω 2A”的滑動變阻器各一個。

次數	電壓表示數/V	電流表示數/A	電功率/W	亮度
1	2.5	0.30		較亮
2	3	0.32	0.96	很亮
3	2	0.26	0.52	稍亮

（1）如圖甲所示，選用“10Ω 2A”規格的滑動變阻器進行實驗。連接電路時，需將滑動變阻 器的滑片 P 置于_____（填A 或B）端，接著用開關迅速試觸，燈泡發光，電壓表示數如 圖乙，此時燈泡兩端電壓為_____V．為了使燈泡正常發光，接下來的操作是：_____。

（2）實驗中收集信息如上表，則小燈泡額定功率為_____W。

（3）完成上述實驗后，小明又利用上述器材重新設計電路（增加 了一個滑動變阻器 R2，其最大阻值為 R0）如圖丙，測量另一個小燈 泡的額定功率，這個小燈泡正常工作的電流為 I1．請完成實驗步驟。

①只閉合開關_____，調節 R2，使電流表示數為 I1；

②只閉合開關_____，調節_____，使電流表的示數仍為 I1；

③接著將 R2 的滑片 P 調至最左端，記下電流表示數為 I2．；再將 R2 的滑片 P 調至最右端，記 下電流表示數為 I3．則該小燈泡額定功率的表達式 P 額=_____（用 R0、I1、I2、I3 表示）。

Answer 1

【答案】A 2.8 斷開開關，將滑動變阻器改換為“20Ω2A”，調節滑動變阻器在滑 片使電壓表的示數仍為 2.5V 0.75 S1 S2 滑動變阻器R1 的滑片

【解析】

（1）閉合開關前滑動變阻器的阻值最大，可起到保護電路的作用；確定電壓表的量程和分度值，從圖中得到電壓表的示數；在額定電壓下燈泡的功率為額定功率，根據題意與電路圖判斷滑片的移動方向；
（2）由表格，讀出電流表示數，然后由P=UI求出燈泡的額定功率；
（3）根據P=I2R，要測燈的額定功率，測燈正常工作時的電阻是關鍵，先使燈正常發光，再利用等效替代法，將燈的電阻轉化為測量R1的電阻，根據歐姆定律，據此確定操作步驟。

（1）由閉合開關前滑動變阻器的滑片P應置于A端，使滑動變阻器的阻值最大，其目的是為了保護電路；由圖乙可知，電壓表量程0～3V，分度值0.1V，電壓表示數為2.8V，大于燈泡的額定電壓，為測燈泡的額定電壓，根據串聯電路的分壓原理可知，應向右移動滑片，使電壓表示數等于燈泡額定電壓2.5V，而此時滑動變阻器在阻值最大處，故應斷開開關，用“20Ω2A”替換“10Ω 2A”的滑動變阻器，并調節滑片P到接入電路的阻值最大處；閉合開關，調節滑片P，直至觀察到電壓表示數為2.5V；

（2）由表格可知，電流表示數為0.3A，此時燈泡正常發光，即燈泡兩端電壓U=2.5V，所以燈泡額定功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75W；

（3）分析實驗的原理可以得出其具體的步驟為：

①只閉合開關S1，移動滑動變阻器R2的滑片，使電流表示數為I1；

②只閉合開關S2，保持滑動變阻器R2的滑片位置不變，調節滑動變阻器R1的滑片使電流表示數為I1；根據歐姆定律可知變阻器R1的電阻即為燈正常發光時的電阻；

根據等效替代法，則小燈泡正常發光的電阻與變阻器R1此時的電阻相同；

為測量出此時變阻器R1的電阻，故應將滑動變阻器R2的滑片調到最左端，讀出電流表的示數為I2；則電源電壓為：U=I2R1；將 R2 的滑片 P 調至最右端，記 下電流表示數為 I3，電源電壓U=I3（R1+R0）根據電源電壓不變可知：I2R1=I3（R1+R0）；則，小燈泡的額定功率。