Question

12．小明到實驗室做“測量小燈泡額定功率”的實驗時，老師只給他提供了如下器材：標有“2.5V”的小燈泡、電源、滑動變阻器、開關、兩個電壓表（沒有電流表）、R₀=10Ω的定值電阻、導線若干．他根據所給定的器材經過認真思考后設計了實驗電路圖甲．

（1）閉合開關前，應將滑動變阻器調至阻值最大的位置．
（2）閉合開關后，為了測量小燈泡的額定功率，應調節滑動變阻器，使電壓表的示數為2.5V，此時電壓表的示數如圖乙所示，是2.4V．
（3）小燈泡的額定功率為0.6W．
（4）他還進一步設計出了只有電流表沒有電壓表解決這個問題的方法，其電路如圖丙所示，R₀=10Ω，并認為關鍵的一步是必須調節滑動變阻器，使電流表的示數為0.25A時，再讀出電流表的示數，才能計算出小燈泡的額定功率．

Answer 1

分析 （1）為防止電路中的電流過大、燒壞電路元件，閉合開關前滑動變阻器處于最大阻值處；
（2）額定電壓下燈泡的實際功率和額定功率相等，據此判斷燈泡兩端的電壓，根據電壓表的量程和分度值讀出V₂的示數；
（3）根據串聯電路的電流特點和歐姆定律求出電路中的電流，再根據P=UI求出小燈泡的額定功率；
（4）由圖丙可知，R₀與L并聯后再與滑動變阻器R串聯，電流表A₂測通過R₀的電流，根據并聯電路的電壓特點和歐姆定律結合燈泡的額定電壓求出電流表A₂的示數．

解答 解：（1）為保護電路，閉合開關前，滑動變阻器的滑片位于最大阻值處；
（2）由甲電路可知，燈泡L與定值電阻R₀、滑動變阻器R串聯，電壓表V₁測L兩端的電壓，電壓表V₂測R₀兩端的電壓，
要測小燈泡的額定功率，應調節滑動變阻器，使電壓表V₁的示數為2.5V，
由圖乙可知，電壓表V₂的量程為03V，分度值為0.1V，示數U₀=2.4V；
（3）因串聯電路中各處的電流相等，
所以，燈泡兩端的電壓為2.5V時電路中的電流：
I=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$=$\frac{2.4V}{10Ω}$=0.24A，
小燈泡的額定功率：
P_L=U_LI=2.5V×0.24A=0.6W；
（4）由圖丙可知，R₀與L并聯后再與滑動變阻器R串聯，電流表A₂測通過R₀的電流，
因并聯電路中各支路兩端的電壓相等，
所以，測量燈泡額定功率時通過R₀的電流：
I₀=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{0}}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A．
故答案為：（1）最大 （2）2.5；2.4； （3）0.6；（4）0.25．

點評 本題考查了實驗的注意事項和電壓表的讀數、串并聯電路的特點、歐姆定律、電功率公式的應用等，要注意額定電壓下燈泡的實際功率和額定功率相等．