Question

【題目】小明在“測量小燈泡的額定功率”實驗中，所用小燈泡上標有“2.5V”字樣，滑動變阻器標有“20 1A”字樣．

（1）請用筆畫線代替導線，完成圖甲實物電路的連接______．（要求：滑動變阻器的滑片P向右滑動時，小燈泡變亮；連線不得交叉）

（2）閉合開關，通過移動滑片P記錄了多組數據如下表．請在圖乙中，描點作出I-U的關系圖線_____．則小燈泡的額定功率為_______ W．旋轉學生電源旋鈕，使電源電壓為3V；閉合開關，調節滑片P使滑動變阻器的阻值為10Ω，此時小燈泡的實際功率是_______ W．

（3）若實驗中電流表壞了，為了測量小燈泡的額定功率，小虎選用一個定值電阻R0接在原電路電流表的位置，設計了圖丙所示的電路，實驗方案如下：旋轉學生電源旋鈕，使電源電壓為7V；調節滑動變阻器滑片P使電壓表的示數為小燈泡額定電壓U額；保持滑片P位置不變，只將電壓表的a點接線改接到c點，測量R0兩端的電壓U0．

①小虎的設計方案操作中存在的問題是：____________________________ ．

②糾正操作錯誤之后，測出R0兩端的電壓為U0，則小燈泡的額定功率可表示為：P額=_______ ．（用R0和所測量的符號表示）

③所選用定值電阻R0的阻值不得超過 ______．

Answer 1

【答案】 0.75 0.2 電壓表正負接線柱接反了 U額×U0/R0 10

【解析】(1)小燈泡上標有“2.5V”字樣，燈的額定電壓為2.5V，電壓表選用小量程與燈并聯，滑動變阻器的滑片P向右滑動時，小燈泡變亮，即電流變大，電阻變小，即滑片右邊電阻絲連入電路中，如下左圖所示：

(2)根據表中數據，用描點法作圖，用平滑的曲線連接起來，如上右圖所示：由表中數據知，燈在額定電壓下的電流為0.3A，則燈的額定功率：P＝UI＝2.5V×0.3A＝0.75W；電源電壓為3V,變阻器連入電路中的電阻為10Ω,因燈與變阻器串聯,根據串聯電路的規律,通過各處的電流都相等,由表中數據知,只有燈的電壓為U2＝1.0V,通過的電流為I2＝0.2A時，根據歐姆定律：變阻器的電壓：U滑＝I2R滑＝0.2A×10Ω＝2V，電源總電壓＝U滑+U2＝1V+2V＝3V,符合串聯電路的規律,故此時小燈泡的實際功率P實＝U2I2＝1V×0.2A＝0.2W；(3)①電壓表測燈的電壓，則電壓表a接線柱為負接柱，只將電壓表的a點接線改接到c點時，則電流從電壓表負接線柱流入了；②燈正常發光時,測定值電阻的電壓為U額,在滑片位置不動的情況下,測出R0兩端的電壓為U0,由歐姆定律,此時通過R0的電流：I0＝，根據串聯電路電流的規律，通過燈的額定電流：I＝I0＝，故燈的額定功率：PL＝ULIL＝U額×；③在實驗操作中,因電壓表選用03V的量程,既要測燈的額定電壓,又要測R0的電壓,故定值電阻R0的最大電壓不能超過3V,因燈正常工作時的電流IL＝0.3A,由歐姆定律I＝,故R0的最大阻值不能超過：R0大＝＝10Ω.