Question

1．小紅做“測量小燈泡電功率”實驗．所用小燈泡的額定電壓為2.5V，電源電壓為6V且保持不變，規(guī)格分別為R₁“10Ω，1A”和R₂“50Ω，0.5A”的滑動變阻器各一個．
（1）電路中有一處連線錯誤，請你在連接錯誤的導線上打“×”，并用筆畫線代替導線畫出正確的接線．

（2）小紅設計了圖甲所示的電路，她應選用規(guī)格為R₂的滑動變阻器（選填“R₁”或“R₂”）．
（3）移動滑動變阻器滑片在不同位置，小燈泡U-I圖象如圖乙所示，小燈泡的額定功率為0.625W．
（4）在沒有電壓表、只有電流表的情況下，小紅增加了一只10Ω的定值電阻R并利用原有器材，也測出了額定電壓為2.5V小燈泡的額定功率．請你在虛線框內畫出你所設計的電路圖．

Answer 1

分析 （1）測量小燈泡電功率的實驗中，電流表、滑動變阻器和小燈泡串聯(lián)；電壓表與小燈泡并聯(lián)；
（2）根據歐姆定律求出燈正常發(fā)光時的電流大小，由串聯(lián)電路電壓和電流的規(guī)律，求出滑動變阻器連入電路中的最小阻值，確定變阻器的規(guī)格；
（3）燈泡正常發(fā)光時的電壓和額定電壓相等，根據圖乙讀出對應的電流，利用P=UI求出燈泡的額定功率；
（4）①根據電路圖中各個元件的作用連圖；
②定值電阻R和電流表相當于電壓表；
③保持滑片的位置不變，將電流表與燈串聯(lián)，根據各元件兩端的電壓不變，讀出電流表示數即可；
④根據P_額=U_額I求小燈泡的額定功率．

解答 解：（1）測量小燈泡電功率的原理是：P=UI；故電壓表要與小燈泡并聯(lián)，測小燈泡兩端的電壓，圖中電壓表所測量的是燈泡與滑動變阻器串聯(lián)后的總電壓，可將與變阻器相連的負接線柱改到小燈泡的左側；如圖所示：

（2）燈的額定電壓為2.5V，由圖乙可知，燈正常發(fā)光的時的電流為I=0.25A，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，變阻器要分去U_滑=6V-2.5V=3.5V的電壓，滑動變阻器的阻值至少為R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=14Ω．根故應選用R₂“50Ω0.5A”的滑動變阻器；
（3）燈泡正常發(fā)光時的電壓U_L額=2.5V，
由圖乙可知燈泡的額定電流I_L額=0.25A，
燈泡的額定功率：
P_L額=U_L額I_L額=2.5V×0.25A=0.625W；
（4）①由題意可知，電流表的量程為0-0.6A，故設計電路如圖所示：

②小紅增加了一只10Ω的定值電阻R，因當電流表示數為I=$\frac{{U}_{L}}{R}$=0.25A時，R兩端的電壓一定為2.5V，
根據并聯(lián)電路電壓的特點，燈的電壓為2.5V，燈一定正常發(fā)光，所以，閉合開關，調節(jié)滑動變阻器滑片，使電流表示數為0.25A時，燈泡正常發(fā)光；
③斷開開關，保持變阻器滑片P的位置即變阻器接入電路的阻值不變，將電流表改接在所在燈支路中，此時電路的連接關系沒有改變，只是電流表由原來測通過R的電流變?yōu)闇y通過燈的電流I，R與燈兩端的電壓與變阻器的電壓均保持不變，燈仍正常發(fā)光，通過燈的電流I即為燈正常發(fā)光時的電流大小．所以，斷開開關，保持滑動變阻器滑片P的位置（或滑動變阻器接入電路的阻值）不變，將電流表改接在燈泡所在支路中，再閉合開關，讀出電流表示數I；
④小燈泡額定功率的表達式為P_額=U_額I（或2.5V×I）．
故答案為：（1）如上圖；（2）R₂；（3）0.625；（4）如圖丙．

點評 本題測量小燈泡電功率，考查器材的選擇等知識及設計實驗方案的能力，常見題目．