Question

1．小红做“测量小灯泡电功率”实验．所用小灯泡的额定电压为2.5V，电源电压为6V且保持不变，规格分别为R₁“10Ω，1A”和R₂“50Ω，0.5A”的滑动变阻器各一个．
（1）电路中有一处连线错误，请你在连接错误的导线上打“×”，并用笔画线代替导线画出正确的接线．

（2）小红设计了图甲所示的电路，她应选用规格为R₂的滑动变阻器（选填“R₁”或“R₂”）．
（3）移动滑动变阻器滑片在不同位置，小灯泡U-I图象如图乙所示，小灯泡的额定功率为0.625W．
（4）在没有电压表、只有电流表的情况下，小红增加了一只10Ω的定值电阻R并利用原有器材，也测出了额定电压为2.5V小灯泡的额定功率．请你在虚线框内画出你所设计的电路图．

Answer 1

分析 （1）测量小灯泡电功率的实验中，电流表、滑动变阻器和小灯泡串联；电压表与小灯泡并联；
（2）根据欧姆定律求出灯正常发光时的电流大小，由串联电路电压和电流的规律，求出滑动变阻器连入电路中的最小阻值，确定变阻器的规格；
（3）灯泡正常发光时的电压和额定电压相等，根据图乙读出对应的电流，利用P=UI求出灯泡的额定功率；
（4）①根据电路图中各个元件的作用连图；
②定值电阻R和电流表相当于电压表；
③保持滑片的位置不变，将电流表与灯串联，根据各元件两端的电压不变，读出电流表示数即可；
④根据P_额=U_额I求小灯泡的额定功率．

解答 解：（1）测量小灯泡电功率的原理是：P=UI；故电压表要与小灯泡并联，测小灯泡两端的电压，图中电压表所测量的是灯泡与滑动变阻器串联后的总电压，可将与变阻器相连的负接线柱改到小灯泡的左侧；如图所示：

（2）灯的额定电压为2.5V，由图乙可知，灯正常发光的时的电流为I=0.25A，由串联电路电压的规律，变阻器要分去U_滑=6V-2.5V=3.5V的电压，滑动变阻器的阻值至少为R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=14Ω．根故应选用R₂“50Ω0.5A”的滑动变阻器；
（3）灯泡正常发光时的电压U_L额=2.5V，
由图乙可知灯泡的额定电流I_L额=0.25A，
灯泡的额定功率：
P_L额=U_L额I_L额=2.5V×0.25A=0.625W；
（4）①由题意可知，电流表的量程为0-0.6A，故设计电路如图所示：

②小红增加了一只10Ω的定值电阻R，因当电流表示数为I=$\frac{{U}_{L}}{R}$=0.25A时，R两端的电压一定为2.5V，
根据并联电路电压的特点，灯的电压为2.5V，灯一定正常发光，所以，闭合开关，调节滑动变阻器滑片，使电流表示数为0.25A时，灯泡正常发光；
③断开开关，保持变阻器滑片P的位置即变阻器接入电路的阻值不变，将电流表改接在所在灯支路中，此时电路的连接关系没有改变，只是电流表由原来测通过R的电流变为测通过灯的电流I，R与灯两端的电压与变阻器的电压均保持不变，灯仍正常发光，通过灯的电流I即为灯正常发光时的电流大小．所以，断开开关，保持滑动变阻器滑片P的位置（或滑动变阻器接入电路的阻值）不变，将电流表改接在灯泡所在支路中，再闭合开关，读出电流表示数I；
④小灯泡额定功率的表达式为P_额=U_额I（或2.5V×I）．
故答案为：（1）如上图；（2）R₂；（3）0.625；（4）如图丙．

点评 本题测量小灯泡电功率，考查器材的选择等知识及设计实验方案的能力，常见题目．