Question

【题目】小明做“测量小灯泡的电功率”和“探究电流与电压关系”的实验，电源两端电压恒定，小灯泡的额定电压为2.5V，操作如下：

（1）如图甲是小明连接的实物电路图，图中有一根线连接错误，请在这根线上打“×”，并在图中改正_____。

（2）改正电路连接后，闭合开关前，滑片P应位于_______（选填“A”或“B”）。闭合开关，记录两电表示数；移动滑片，观察并记录多组数据，绘制如图乙所示的UI图象，则小灯泡的额定功率为_______W。实验中，当电流表示数为I0(I0<0.30A)时，小灯泡的电功率为P1；

（3）断开开关，用定值电阻替换小灯泡，将滑片移到滑动变阻器的阻值最大端，闭合开关，读出两电表示数，并记录在表格中；移动滑片，测出多组数据，记录在表格中。分析表格中的数据可知：当电阻一定时，通过导体的电流与导体两端电压成_______。实验中，当电流表示数仍为I0时，定值电阻的电功率为P2，则P1、P2的大小关系为P1_______P2；

（4）小华设计了如图所示的电路也完成了测量灯泡额定功率的实验，请完成下列填空（电源电压不变，R1、R2为滑动变阻器，R2的最大阻值为R0）。

①只闭合开关S、S1，调节_________________，使电压表的示数为2.5V；

②只闭合开关S、S2，调节_________________，使电压表的示数仍为2.5V；

③接着将R2的滑片P调至最左端，记下电压表的示数为U1；再将R2的滑片P调至最右端，记下电压表的示数为U2。则小灯泡额定功率的表达式P额=_____________（用U额、R0、U1、U2表示）。

Answer 1

【答案】 B 1.25 正比 ＜ R2 R1

【解析】

(1) 分析实物图可知，此时变阻器与电流表串联后与灯并联，电压表串联在电路中，是错误的，电流表应与灯串联，变阻器与灯串联，电压表与灯并联，将小灯泡左侧连线改接到电压表左侧，如下图所示：

（2）为保护电路，闭合开关前，滑片P应位于最大阻值处，即B端，因灯的额定电压为2.5V，由乙图可知当灯的电压为2.5V时，灯的额定电流为0.4A，故灯的额定功率：P额＝U额I额＝2.5V×0.4A＝1W；（3）由表中数据可知，电压与对应的电流之比为一定值，即当电阻一定时，通过导体的电流与导体两端电压成正比；由欧姆定律可知，定值电阻的大小：R＝＝5Ω，用特殊值法确定其大小关系：可设I0＝0.20A，由图知，灯的电压：U1＝0.5V，则小灯泡的电功率为：P1＝U1I0＝0.5V×0.2A＝0.1W；此时定值电阻的功率：P2＝I02×R＝(0.2A)2×5Ω＝0.2W，则P1、P2的大小关系为：P1＜P2；（4）①只闭合小灯泡所在支路，即闭合S、S1，通过调节滑动变阻器R2使灯泡两端电压为额定电压，即2.5V；②利用等效替代的方法，只闭合R1所在支路，即闭合S、S2，通过调节滑动变阻器R1使R1两端电压为小灯泡的额定电压，即2.5V，此时R1＝RL；③将R2的滑片P调至最左端，记下电压表的示数为U1；再将R2的滑片P调至最右端，记下电压表的示数为U2，根据串联分压的原理：，解得，R1＝；小灯泡额定功率的表达式P额＝。