Question

5．在測量小燈泡電功率的實(shí)驗(yàn)中（小燈泡的額定電壓為2.5V，阻值約10Ω，電源電壓為6V）：
（1）麗麗連成了圖甲所示的電路，將滑動變阻器的阻值調(diào)到最大，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電流表的示數(shù)為0.3A，小燈泡不發(fā)光（填“發(fā)光”或“不發(fā)光”）．經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)有一條導(dǎo)線連接錯誤，請你在錯誤的導(dǎo)線上畫“×”，并用筆畫線代替導(dǎo)線畫出正確的連線．
（2）根據(jù)（1）中的現(xiàn)象，可判斷出麗麗所用的滑動變阻器的最大阻值是20Ω．
（3）電路正確連接后，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器使電壓表的示數(shù)為2.5V時，小燈泡正常發(fā)光，此時電流表的示數(shù)如圖乙，則通過小燈泡的電流是0.28A，小燈泡的額定功率為0.7W．
（4）麗麗認(rèn)為不用電壓表也可以測量小燈泡的額定功率，于是她找來額定電壓為U_額的小燈泡，利用已知阻值的電阻R₁設(shè)計(jì)了如圖丙的電路圖．請幫她補(bǔ)全她的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：
①將電流表接在a點(diǎn)，閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使電流表的示數(shù)為$\frac{{U}_{額}}{{R}_{1}}$；
②將電流表接在b點(diǎn)，閉合開關(guān)S，保持滑動變阻器的滑片不動，讀出電流表的示數(shù)為I；
③小燈泡額定功率的表達(dá)式P_額=U_額I（用字母表示）．
（5）麗麗還想探究導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體電阻的關(guān)系，她利用電壓為6V的電源，10Ω，20Ω和40Ω的定值電阻和“40Ω　1A”的滑動變阻器，設(shè)計(jì)了如圖丁的電路圖，分別把三個定值電阻單獨(dú)接入電路進(jìn)行了三次實(shí)驗(yàn)．實(shí)驗(yàn)中她是控制定值電阻兩端的電壓不低于3V，才完成了實(shí)驗(yàn)．

Answer 1

分析 （1）燈泡短路，燈泡將不發(fā)光；
（2）根據(jù)電流與電源電壓，由R=$\frac{U}{I}$計(jì)算出滑動變阻器的最大電阻值；
（3）要使小燈泡正常發(fā)光，小燈泡兩端的電壓應(yīng)等于額定電壓；根據(jù)圖乙讀出電流表的示數(shù)，由P=UI計(jì)算出小燈泡的電功率；
（4）R₁與燈泡并聯(lián)，R₁兩端的電壓等于燈泡的額定電壓時，燈泡會正常發(fā)光，根據(jù)其分析即可；
（5）當(dāng)定值電阻的值為40Ω時，滑動變阻器所需的阻值最大，變阻器阻值最大時，定值電阻兩端的電壓即為其最小電壓．

解答 解：（1）由圖知，燈泡被短路，所以沒有電流通過小燈泡，小燈泡不發(fā)光；
正確電路如圖所示：

（2）由于電路中只有滑動變阻器，所以其最大阻值R=$\frac{U}{I}$=$\frac{6V}{0.3A}$=20Ω；
（3）燈泡的額定電壓為2.5V，所以調(diào)節(jié)變阻器，當(dāng)電壓表的示數(shù)為2.5V時，燈泡正常發(fā)光；由圖乙知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.28A；則燈泡的額定功率：P=UI=2.5V×0.28A=0.7W；
（4）①將電流表接在a點(diǎn)，閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使電流表的示數(shù)為：I_a=$\frac{{U}_{額}}{{R}_{1}}$；
②將電流表接在b點(diǎn)，閉合開關(guān)S，保持滑動變阻器的滑片不動，讀出電流表的示數(shù)為I；
③燈泡的額定功率P=U_額I；
（5）當(dāng)電阻為40Ω，變阻器的阻值為40Ω，此時電阻兩端的電壓最小；
此時電路中電流：I=$\frac{U}{R+{R}_{滑}}$=$\frac{6V}{40Ω+40Ω}$=$\frac{3}{40}$A，
最小電壓：U_最小=IR=$\frac{3}{40}$A×40Ω=3V，由于變阻器的阻值已到最大，所以不能使電阻兩端的電壓更小．
故答案為：（1）不發(fā)光；見上圖；（2）20；（3）2.5；0.28；  0.7；（4）a；  $\frac{{U}_{額}}{{R}_{1}}$；  b； U_額I；（5）3．

點(diǎn)評 本題是測量燈泡額定功率的實(shí)驗(yàn)，考查了額定功率的測量方法及其滑動變阻器在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，（5）是該題的難點(diǎn)，能夠分析出定值電阻和變阻器的阻值最大時，所得的電壓是最小電壓，是關(guān)鍵．