Question

【題目】在“測量小燈泡的電功率”的實驗中，小燈泡的額定電壓為2.5V，正常發光時的電阻約為10Ω。

(1)請你用筆畫線代替導線，將圖甲中小亮未完成的實物電路連接完整；

（__________）

(2)另外一個小組同學連接好電路，閉合開關，發現小燈泡發光微弱，電壓表和電流表的指針偏轉角度很小，移動滑動變阻器的滑片，發現電壓表和電流表的指針沒動，則電路故障的原因可能是______；

(3)小亮正確連接電路后，閉合開關，當小燈泡正常發光時，電流表的示數如圖乙所示，則小燈泡的額定功率為______ W；

(4)在小燈泡正常發光時，小亮將滑片P向B端移動到另一位置，受燈絲溫度的影響，滑片向B端移動的過程中，電壓表與電流表的比值______（填“變大”、“不變”或“變小”）；

(5)實驗結束后，小亮拿出一個形狀有點特殊的小燈泡L，小燈泡的上面只標有額定電流0.2A，他想測出這個小燈泡的額定功率，便設計了如圖丙所示電路，請你將下面給出的實驗過程補充完整，（其中電源電壓為6V且保持不變，滑動變阻器R0的最大阻值為50Ω，定值電阻RX的阻值未知）

①閉合開關S、S1，將滑動變阻器的滑片移到阻值最大處，這時電壓表的示數為1V；

②_______（填開關閉合、斷開情況），調節滑動變阻器的滑片，使電壓表示數為______V，小燈泡L正常發光；

③滑動變阻器的滑片保持不動，閉合開關S、S1，這時電壓表的示數為3V；

④小燈泡L的額定功率P額＝______W。

Answer 1

【答案】 滑動變阻器接了兩個下接線柱 0.7 變小 閉合S、斷開S1 2 0.4

【解析】

本題考查測量小燈泡電功率的實驗的實物圖連接、數據處理及特殊的測量方法。

(1)[1]本探究是用伏安法測量小燈泡的電功率，電壓表應并聯在小燈泡兩端，實物圖中電壓表的負接線柱已與小燈泡的一個接線柱相連，所以電壓表的正接線柱應與小燈泡的另一個接線柱相連。而小燈泡額定電壓是2.5V，正常工作時電阻大約是10Ω，那么正常工作時的電流約為

所以電流表的量程選用0~0.6A，并串聯在電路中。如圖：

(2)[2]從移動滑片時，兩表的指針不動，可知滑動變阻器沒起到變阻作用，即滑動變阻器的接線或是兩上或是兩下的接法，而且閉合開關后，小燈泡發光微弱，且兩個電表指針偏轉角度很小，可知滑動變阻器接入電路的中電阻太大，即接了兩個下面的接線柱。

(3)[3]由圖乙可知，電流表所接的量程是0~0.6A，分度值是0.02A，所以讀數是0.28A，而小燈泡的額定電壓是2.5V，所以小燈泡的額定電功率是

P=U額I額=2.5V×0.28A=0.7W

(4)[4]小燈泡正常發光時，將滑片向B端移動，則變阻器的電阻變大，根據串聯電路的電阻特點得，電路的總電阻變大，而電源電壓保持不變，那么電路中的電流變小，則小燈泡的亮度暗，小燈泡燈絲的溫度降低，燈絲的電阻會隨之變小，所以電壓表與電流表的比值變小。

(5)②[5][6]閉合開關S、S1時，燈泡L短路，電阻RX和R0串聯，電壓表測RX電壓，此時RX兩端的電壓為1V，電源電壓為6V，所以變阻器兩端的電壓為

U0=U-U1=6V-1V=5V

根據串聯電路的特點，有

即

，RX=10Ω

RX的阻值已知，接下來應用電壓表測RX兩端的電壓，且讓燈泡與RX和變阻器都串聯在電路中，所以應閉合S，斷開S1。若燈泡正常發光，則電路中的電流為0.2A，此時RX兩端的電壓

U2=I2RX=0.2A×10Ω=2V

所以可通過調節變阻器滑片讓電壓表的示數為2V。

④[7]燈泡的額定電流已知，若能求出此時燈泡兩端的電壓，便可求出額定電功率。據題意，電源電壓已知，電阻RX的電壓已知，可先求變阻器的電壓。電路中的電流已知，接下來求變阻器的阻值。因而應保持滑片的位置不變，即變阻器的電阻不變，閉合S、S1，測得此時電阻RX的電壓為3V，則變阻器兩端的電壓

U0＇=U-U3=6V-3V=3V

即

，R0＇=10Ω

再回到三個用電器串聯的電路，變阻器兩端的電壓

U0＇＇=IL R0＇=0.2A×10Ω=2V

小燈泡兩端的電壓

UL=U- U0＇＇- U2=6V-2V-2V=2V

小燈泡的額定功率

P額= UL IL=2V×0.2A=0.4W