Question

2．小明利用如圖甲所示的電路圖測(cè)量額定電壓為2.5V小燈泡的額定功率．
（1）閉合開(kāi)關(guān)前，滑動(dòng)變阻器滑片應(yīng)調(diào)至b（選填“a”、“b”）端．
（2）閉合開(kāi)關(guān)后，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，但是電路各元件完好且連接無(wú)誤，則小燈泡不發(fā)光的原因是電源電壓低（或滑動(dòng)變阻器的阻值太大等，答案不唯一）．
（3）閉合開(kāi)關(guān)后，移動(dòng)滑片P到某一位置時(shí)，電壓表示數(shù)為2.3V，若要測(cè)量小燈泡的額定功率，應(yīng)將滑片P向a（選填“a”或“b”）端移動(dòng)，使小燈泡正常發(fā)光，此時(shí)（圖乙）
電流表的讀數(shù)為0.3A，小燈泡的額定功率是0.75W．
[拓展]：小明利用電壓表和阻值為R₀的定值電阻，也測(cè)出了此小燈泡的額定功率．他選擇了 滿足實(shí)驗(yàn)要求的實(shí)驗(yàn)器材，并連接了部分實(shí)驗(yàn)電路，如圖丙所示．
（1）請(qǐng)只添加兩條導(dǎo)線完成圖丙所示的實(shí)驗(yàn)電路的連接；
（2）請(qǐng)把小明的實(shí)驗(yàn)步驟補(bǔ)充完整：
a、斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S₂，閉合開(kāi)關(guān)S₁、S₃，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P，使燈兩端的電壓達(dá)到2.5V；
b、保持滑動(dòng)變阻器的滑片位置不變．?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)S₃，閉合開(kāi)關(guān)S₂，記錄電壓表的示數(shù)為U；
c、請(qǐng)用R₀及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表示出小燈泡的額定功率P_額=U額×$\frac{U-{U}_{額}}{{R}_{0}}$．

Answer 1

分析 （1）變阻器滑片置于阻值最大的位置；
（2）根據(jù)小燈泡不亮，但是電路各元件完好且連接無(wú)誤確定故障的原因；
（3）根據(jù)分壓原理確定滑片移動(dòng)的方向；根據(jù)電流表小量程讀數(shù)，由P=UI求燈的額定功率；
（4）沒(méi)有電流表，已知定值R0和電壓表起到電流表的作用，那么為了讓燈泡和定值電阻的電流相同，則應(yīng)采取串聯(lián)的方式，電壓表應(yīng)先測(cè)量燈泡兩端的電壓，使燈泡兩端的實(shí)際電壓為額定電壓值，然后通過(guò)開(kāi)關(guān)的轉(zhuǎn)換，再測(cè)出此時(shí)燈和定值電阻兩端的總電壓，據(jù)此分析完成實(shí)驗(yàn)電路．

解答 解：（1）閉合開(kāi)關(guān)前，為保持電路元件，變阻器滑片置于阻值最大的位置；，所以，滑動(dòng)變阻器滑片應(yīng)調(diào)至b；
（2）閉合開(kāi)關(guān)后，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，但是電路各元件完好且連接無(wú)誤，只能說(shuō)明此時(shí)電路中電流小，燈的實(shí)際功率較小，原因可能是電源電壓低或滑動(dòng)變阻器的連入電路中的阻值太大等原因（任選擇一個(gè)答案即可）；
（3）閉合開(kāi)關(guān)后，移動(dòng)滑片P到某一位置時(shí)，電壓表示數(shù)為2.3V，小于額定電壓，要增大電壓表示數(shù)，變要減小變阻器分得的電壓，根據(jù)分壓原理，要減小變阻器連入電路中的電阻，故滑片向若要測(cè)量小燈泡的額定功率，應(yīng)將滑片P向a移動(dòng)；電流表的分度值為0.02A，示數(shù)為0.3A，燈的額定功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75W；
（4）（1）由分析可知：燈泡和定值電阻串聯(lián)，電壓表應(yīng)先測(cè)量燈泡兩端的電壓，使燈泡兩端的實(shí)際電壓為額定電壓值，即要求通過(guò)開(kāi)關(guān)的閉合與斷開(kāi)，電壓表先測(cè)燈泡正常工作時(shí)的兩端電壓U_額，保持滑片的位置不變，再測(cè)燈泡與定值電阻兩端電壓U，從而求出定值電阻的電壓U-U_額，根據(jù)歐姆定律通過(guò)定值電阻的電流，即燈正常工作時(shí)的電流I=$\frac{U{-U}_{額}}{{R}_{0}}$，如下圖所示：

（2）燈的額定電功率P_額=U_額I=U額×$\frac{U-{U}_{額}}{{R}_{0}}$
故答案為（1）b；
 （2）電源電壓低（或滑動(dòng)變阻器的阻值太大等，答案不唯一）
（3）a  0.3  0.75
拓展：（1）如上圖所示；
（2）U額×$\frac{U-{U}_{額}}{{R}_{0}}$

點(diǎn)評(píng) 本題測(cè)量額定電壓為2.5V小燈泡的額定功率，考查電路的連接、常見(jiàn)現(xiàn)象的處理、實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程、電功率的計(jì)算及設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的能力，有一定難度．