Question

5．在“測量小燈泡的電功率”的實驗中，電源電壓恒為4.5V，小燈泡額定電壓為2.5V，電阻約為10Ω．

（1）小明接好如圖甲所示的部分電路，在電路中還有兩根導線沒連好，請你用筆劃線代替導線，將圖甲中的實物電路連接完整（要求變阻器的滑片在B端時電阻最大）．
（2）接好電路后閉合開關，小明發現電壓表示數如圖乙所示，為了測出小燈泡的額定功率，他應該把滑動變阻器的滑片向以A（A/B）移動．
（3）小明將實驗中收集的數據及現象填入表中．

實驗次數	電壓/V	電流/A	光暗情況
1	1	0.16	暗
2	1.5	0.22	較亮
3	2.5	0.28	亮

實驗結束后，他與同學還進行了討論和交流：
①小紅同學認為該實驗可以用來“探究導體中的電流與電壓的關系”，小華則認為必須把燈泡換成定值電阻才行，大家通過討論肯定了小華的說法．
②小強發現電壓表損壞了，老師告訴他己經沒有電壓表可換了，而給了他一個已知電阻值為R₀的定值電阻和一個單刀雙擲開關．小強重新設計了如圖丙所示的電路，在不改變電路連接的情況下，也能正確測出小燈泡的額定功率．正確連接電路后，接下來的實驗步驟是：
A．閉合開關S、S₁與a相連，調節滑片P，使電流表示數I₁=$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$；
B．保持滑片的位置不動，S₁與b相連記下電流表示數I₂；
C．小燈泡額定功率的表達式P=2.5V×（I₂-$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$）（用己知和測量的物理量的符號表示）．

Answer 1

分析 （1）將電壓表與燈泡并聯，滑動變阻器與燈泡串聯；
（2）讀出電壓表的示數，低于額定電壓，要增大電壓表的示數，從而需減小滑動變阻器，確定滑片的移動方向；
（3）要探究電流與電壓的關系，應保持電阻的阻值不變；
測出定值電阻兩端的電壓，根據并聯電路的電壓知識得知燈泡兩端的電壓，測出干路電流，根據并聯電路的特點得出燈泡的電流，從而根據P=UI得出燈泡的功率．

解答 解：（1）將電壓表與燈泡并聯，滑動變阻器與燈泡串聯，變阻器的滑片在B端時電阻最大，則變阻器的下面應連接左端的A接線柱，如圖所示：

（2）由圖乙所示，電壓表的量程為0～3V，示數為2V，低于燈泡的額定電壓，要使燈泡正常發光，應減小滑動變阻器的阻值，將滑片向A端滑動；
（3）①探究導體中的電流與電壓的關系，應保持導體的阻值不變，而燈絲的電阻與溫度有關，所以應把燈泡換成定值電阻，故小華的對；
②A、由題意知，燈泡與定值電阻并聯，當定值電阻兩端的電壓等于2.5V時，燈泡會正常發光，閉合開關S、S₁與a相連，調節滑片P，使電流表示數I₁=$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$；
B、應保持滑動變阻器滑片的位置不變，S₁與b相連，記下電流表示數I₂，為干路電流；
C、小燈泡的額定電流為I=I₂-I₁=I₂-$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$，則燈泡的額定功率P=UI=2.5V×（I₂-$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$）．
故答案為：（1）見上圖；（2）A；（3）①小華；②A、$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$；B、滑片的位置不動；S₁與b相連；C、2.5V×（I₂-$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$）

點評 此題是測量燈泡的額定功率實驗，考查了電壓表和滑動變阻器的連接及使用，（3）問中，在沒有電壓表的情況下可利用電流表和定值電阻來代替電壓表．