Question

【題目】小明做“測量小燈泡的電功率”和“探究電流與電壓關系”的實驗，電源兩端電壓恒定，小燈泡的額定電壓為2.5V，操作如下：

（1）如圖甲是小明連接的實物電路圖，圖中有一根線連接錯誤，請在這根線上打“×”，并在圖中改正_____。

（2）改正電路連接后，閉合開關前，滑片P應位于_______（選填“A”或“B”）。閉合開關，記錄兩電表示數；移動滑片，觀察并記錄多組數據，繪制如圖乙所示的UI圖象，則小燈泡的額定功率為_______W。實驗中，當電流表示數為I0(I0<0.30A)時，小燈泡的電功率為P1；

（3）斷開開關，用定值電阻替換小燈泡，將滑片移到滑動變阻器的阻值最大端，閉合開關，讀出兩電表示數，并記錄在表格中；移動滑片，測出多組數據，記錄在表格中。分析表格中的數據可知：當電阻一定時，通過導體的電流與導體兩端電壓成_______。實驗中，當電流表示數仍為I0時，定值電阻的電功率為P2，則P1、P2的大小關系為P1_______P2；

（4）小華設計了如圖所示的電路也完成了測量燈泡額定功率的實驗，請完成下列填空（電源電壓不變，R1、R2為滑動變阻器，R2的最大阻值為R0）。

①只閉合開關S、S1，調節_________________，使電壓表的示數為2.5V；

②只閉合開關S、S2，調節_________________，使電壓表的示數仍為2.5V；

③接著將R2的滑片P調至最左端，記下電壓表的示數為U1；再將R2的滑片P調至最右端，記下電壓表的示數為U2。則小燈泡額定功率的表達式P額=_____________（用U額、R0、U1、U2表示）。

Answer 1

【答案】 B 1.25 正比 ＜ R2 R1

【解析】

(1) 分析實物圖可知，此時變阻器與電流表串聯后與燈并聯，電壓表串聯在電路中，是錯誤的，電流表應與燈串聯，變阻器與燈串聯，電壓表與燈并聯，將小燈泡左側連線改接到電壓表左側，如下圖所示：

（2）為保護電路，閉合開關前，滑片P應位于最大阻值處，即B端，因燈的額定電壓為2.5V，由乙圖可知當燈的電壓為2.5V時，燈的額定電流為0.4A，故燈的額定功率：P額＝U額I額＝2.5V×0.4A＝1W；（3）由表中數據可知，電壓與對應的電流之比為一定值，即當電阻一定時，通過導體的電流與導體兩端電壓成正比；由歐姆定律可知，定值電阻的大小：R＝＝5Ω，用特殊值法確定其大小關系：可設I0＝0.20A，由圖知，燈的電壓：U1＝0.5V，則小燈泡的電功率為：P1＝U1I0＝0.5V×0.2A＝0.1W；此時定值電阻的功率：P2＝I02×R＝(0.2A)2×5Ω＝0.2W，則P1、P2的大小關系為：P1＜P2；（4）①只閉合小燈泡所在支路，即閉合S、S1，通過調節滑動變阻器R2使燈泡兩端電壓為額定電壓，即2.5V；②利用等效替代的方法，只閉合R1所在支路，即閉合S、S2，通過調節滑動變阻器R1使R1兩端電壓為小燈泡的額定電壓，即2.5V，此時R1＝RL；③將R2的滑片P調至最左端，記下電壓表的示數為U1；再將R2的滑片P調至最右端，記下電壓表的示數為U2，根據串聯分壓的原理：，解得，R1＝；小燈泡額定功率的表達式P額＝。