Question

4．小宇看到張明同學的實驗報告，其中下表是張明在測定額定電壓為4.5V的小燈泡電阻實驗中，得到部分U和I的數據：

實驗次數	1	2	3	4	5
U/V	3.0	3.5	4.0	4.5	5.0
I/A	0.24	0.28	0.32	0.34	0.35

（1）從數據中可知，該小燈泡的額定電流為0.34A，正常發光時的電阻為13.2Ω；（結果保留一位小數）
（2）小宇想通過實驗驗證上述表格中的每一組數據是否正確，于是他設計了如圖1所示的電路圖，利用了張明同學的實驗器材；標有4.5V字樣的小燈泡、可在0--25Ω范圍內調節的滑動變阻器等，但電源上的電壓值模糊不清．
①請你用筆畫線代替導線將圖1甲電路連接完整；
②開關閉合前，變阻器的滑片應移到B端（選填“A”或“B”），閉合開關后，小宇看到如圖2乙所示電流表的示數為0.2A，電壓表示數的示數為2.5V，他馬上用這些讀數和滑動變阻器提供的信息算出電源電壓為7.5V；
③愛探究的小宇又用另一只電流表A₂和一個已知的定值電阻R，連接了如圖3所示的電路，也可以測出小燈泡的額定功率，具體操作是：他先計算小燈泡正常發光時流過R的電流I₂，然后閉合開關，移動滑動變阻器的滑片，使電流表A₂的示數為I₂，此時電流表A₁的示數為I₁，根據以上測出的物理量及題中的條件，用相應的符號寫出該小燈泡的額定功率的表達式為：（I₁-I₂）RI₂．

Answer 1

分析 （1）小燈泡正常發光時，其實際電流等于額定電流，由表格數據根據歐姆定律進行計算；
（2）①電流表應與被測電路串聯，由此連接電路；
②開關閉合前，為保護電路，滑片應滑至最大阻值處；電流表電壓表讀數時，先確定量程，明確最小分度，再根據指針位置進行讀數，利用歐姆定律和串聯電路特點進行計算；
③根據并聯電路的電流電壓特點，先求出通過燈泡L的電流，由P=UI求出燈泡的額定功率．

解答 解：（1）小燈泡兩端的實際電壓等于額定電壓時正常工作，此時通過的電流為小燈泡的額定電流，由題可知，當U=4.5V時，小燈泡正常發光，此時通過的電流為0.34A，正常發光時的電阻：R_燈=$\frac{{U}_{額}}{{I}_{額}}$=$\frac{4.5V}{0.34A}$=13.2Ω；
（2）①電流表應與被測電路串聯，由表格可知，電流表可采用0-0.6A量程，如圖所示，
②為保護電路，在開關閉合前，滑片應滑到最大阻值處，由圖可知，應滑至B端，由圖乙可知，電壓表采用0-15V量程，最小分度為0.5V，可讀出示數為U_燈=2.5V，電流表采用0-0.6A量程，最小分度為0.02A，可讀出示數為I_燈=0.2A，此時變阻器接入電路中的電阻最大為R_大=25Ω，且與燈泡串聯，可得電源電壓U=U_燈+U_滑=U_燈+I_燈R_大=2.5V+0.2A×25Ω=7.5V；
③燈泡正常發光時，其實際功率與額定功率相等，由圖可知，R與L并聯，電流表A₂測R₂電流，A₁測干路電流，
燈泡正常發光時，其兩端電壓：U_燈=U_R=I₂R，此時通過燈泡的電流：I_燈=I₁-I₂，
由P=UI可知，燈泡正常發光時的電功率即額定功率為：P_額=U_燈I_燈=（I₁-I₂）RI₂
故答案為：（1）0.34；13.2；（2）①如圖；②B；0.2；2.5；7.5；（3）（I₁-I₂）RI₂

點評 本題考查了測電阻的兩種方法，要掌握串聯電路和并聯電路的規律，理解歐姆定律，綜合性強，難度較大．