Question

3．小剛在“測該小燈泡的額定功率”的實驗中，實驗室提供如下器材：被測小燈泡（額定電壓時2.5V，電阻約為10Ω）、電源（電壓恒為6V）、電流表、電壓表、開關各一個，規格分別為“10Ω，1A”“50Ω，0.5A”的滑動變阻器兩個，導線若干．

（1）按圖甲設計的電路，他應選用規格為50Ω 0.5A的滑動變阻器．
（2）實物連接如圖乙所示．閉合開關，移動滑動變阻器的滑片，發現小燈泡不亮，經檢查是由于一根導線連接錯誤，請在圖乙中連接錯誤的導線上打“×”并補畫出正確的連線．
（3）小剛改正錯誤后閉合開關，發現小燈泡很暗，為測小燈泡的額定功率，下一步進行的操作是應將滑片P向A端適當移動，使電壓表的示數為2.5V，操作后電流表的讀數0.32A（如圖丙所示），則可知該燈的額定功率為0.8W．
（4）小電燈正常工作時，連入電路的滑動變阻器的阻值為10.9Ω．（保留一位小數）

Answer 1

分析 （1）根據電路特點和歐姆定律計算出燈泡正常發光時滑動變阻器接入電路的阻值，然后選擇滑動變阻器；
（2）本實驗中，電壓表與燈泡并聯測燈泡電壓，電流表與燈泡串聯測燈泡電流，在實物連接圖中找到錯誤之處：主要分析電壓表、電流表、滑動變阻器的正確使用，從電壓表和電流表的正負接線柱、量程、連接方式，滑動變阻器的接線柱和連入方式上逐條分析；
（3）當通過燈泡的電流太小時，燈泡實際功率很小，燈泡不發光，應移動滑片，減小滑動變阻器接入電路的阻值，使燈泡兩端的電壓達到額定電壓值，根據圖丙讀出燈泡兩端電壓為2.5V時對應的電流值，然后利用P=UI求出小燈泡的額定功率；
（4）由電路特點和歐姆定律計算出燈泡正常發光時滑動變阻器接入電路的阻值；

解答 解：
（1）由甲圖知，燈泡與變阻器串聯，燈泡正常發光電路中電流約為：I=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，
此時變阻器兩端電壓U_滑=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，變阻器連入阻值R=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3.5V}{0.25A}$=14Ω，故應選“50Ω 0.5A”的滑動變阻器；
（2）電壓表應與燈泡并聯，由原實物圖知，電壓表與燈泡串聯在電路中，由于電壓表阻值太大，所以通過燈泡電流非常小，因此燈泡不亮；且滑動變阻器與燈泡并聯了，修改后電路如下圖所示：
；
（3）閉合開關，發現小燈泡很暗，說明通過燈泡電流太小，燈泡實際功率太小，應移動滑片，減小滑動變阻器接入電路的阻值，應將滑片P向A端適當移動，使電壓表的示數為2.5V；
由圖丙所示電流表可知，其量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數為0.32A，燈泡額定功率：P=UI=2.5V×0.32A=0.8W；
（4）由串聯電路特點知，燈泡正常發光時滑動變阻器兩端電壓：U_滑=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，
通過變阻器的電流：I_滑=I=0.32A，
變阻器連入阻值R=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3.5V}{0.32A}$≈10.9Ω；
故答案為：（1）“50Ω 1.5A”；（2）；（3）應將滑片P向A端適當移動，使電壓表的示數為2.5V；0.32；0.8；（4）10.9．

點評 本題考查了在實物連接圖中找到錯誤之處和伏安法測小燈泡電功率的實驗操作等，明白實驗的目的和方法是解決本題的關鍵．