Question

在一次實驗活動比賽中，老師給定了以下器材：一個輸出電壓為9V的穩(wěn)壓電源、一只電壓表、一個電阻箱、一個最大值為20Ω的滑動變阻器、兩只開關(guān)以及導(dǎo)線若干，要求測定一只額定電壓為6V的小燈泡的額定功率．聰明的李明設(shè)計了如圖甲所示的電路圖，順利完成了實驗．
（1）請根據(jù)甲圖所示的電路圖，用鉛筆畫線代替導(dǎo)線將乙圖中電壓表正確接入實物電路中．
（2）李明在實驗時，首先閉合開關(guān)S₁，觀察到電壓表表盤示數(shù)如丙圖所示，要使小燈泡兩端電壓達到額定電壓，應(yīng)將甲圖電路中滑動變阻器R的滑片P向______端滑動（選填“a”或“b”）．
（3）調(diào)節(jié)滑片P使電壓表示數(shù)等于6V后，保持滑動變阻器R的滑片P位置不動，斷開開關(guān)S₁，再閉合開關(guān)S₂，調(diào)整電阻箱R^′接入電路的阻值，使電壓表的示數(shù)再次等于6V，此時電阻箱的示數(shù)如丁圖所示，則電阻箱接入電路的阻值為______Ω，由此可知小燈泡的電阻為______Ω．小燈泡電阻的得出是運用了物理研究中的______（選填“控制變量法”或“等效替代法”）．根據(jù)以上獲得的實驗數(shù)據(jù)可知小燈泡的額定功率為______W．

Answer 1

【答案】分析：（1）先確定電壓表的量程，然后根據(jù)電路圖將電壓表并聯(lián)在電路中；
（2）根據(jù)圖丙可知，閉合開關(guān)S₁，電壓表示數(shù)小于燈泡的額定電壓，因此需使滑動變阻器接入電路的電阻減小；
（3）按電阻箱的讀數(shù)方法讀出電阻箱的阻值，即小燈泡的電阻；本實驗應(yīng)用了等效替代法測電阻，由于實驗中電阻箱與待測電壓表兩端電壓相等，流過它們的電流相等，由歐姆定律可知，燈泡的電阻與電阻箱的阻值相等；根據(jù)功率的變形公式即可求出燈泡的額定功率．
解答：解：（1）因為電壓表測量燈泡兩端電壓，并且燈泡的額定電壓為6V，所以電壓表選擇0～15V的量程，并使電壓表的15V接線柱與開關(guān)S₁的右接線柱相連；如圖所示：

（2）根據(jù)圖丙可知，電壓表示數(shù)小于燈泡的額定電壓6V，因此需使滑動變阻器接入電路的阻值減小，故將滑片向a端移動；
（3）由圖丁可知，電阻箱R′的阻值是0×100Ω+0×10Ω+8×1Ω+0×0.1Ω=8Ω；
由于實驗中電阻箱與燈泡兩端電壓U相等，流過它們的電流I相等，由R=知：電阻箱阻值與燈泡的電阻相等，所以本實驗用等效替代法測燈泡的阻值；
∵P=UI，I=
∴燈泡的額定功率：P===4.5W．
故答案為：（2）a；（3）8；8；等效替代法；4.5．
點評：本實驗主要考查了實物連接、實驗操作、電阻箱讀數(shù)、歐姆定律和電功率公式的應(yīng)用，難度較大，是一道難題；本實驗應(yīng)了等效替代法，要注意體會、應(yīng)用，這是本題解題的關(guān)鍵．