Question

3．小刚在“测该小灯泡的额定功率”的实验中，实验室提供如下器材：被测小灯泡（额定电压时2.5V，电阻约为10Ω）、电源（电压恒为6V）、电流表、电压表、开关各一个，规格分别为“10Ω，1A”“50Ω，0.5A”的滑动变阻器两个，导线若干．

（1）按图甲设计的电路，他应选用规格为50Ω 0.5A的滑动变阻器．
（2）实物连接如图乙所示．闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡不亮，经检查是由于一根导线连接错误，请在图乙中连接错误的导线上打“×”并补画出正确的连线．
（3）小刚改正错误后闭合开关，发现小灯泡很暗，为测小灯泡的额定功率，下一步进行的操作是应将滑片P向A端适当移动，使电压表的示数为2.5V，操作后电流表的读数0.32A（如图丙所示），则可知该灯的额定功率为0.8W．
（4）小电灯正常工作时，连入电路的滑动变阻器的阻值为10.9Ω．（保留一位小数）

Answer 1

分析 （1）根据电路特点和欧姆定律计算出灯泡正常发光时滑动变阻器接入电路的阻值，然后选择滑动变阻器；
（2）本实验中，电压表与灯泡并联测灯泡电压，电流表与灯泡串联测灯泡电流，在实物连接图中找到错误之处：主要分析电压表、电流表、滑动变阻器的正确使用，从电压表和电流表的正负接线柱、量程、连接方式，滑动变阻器的接线柱和连入方式上逐条分析；
（3）当通过灯泡的电流太小时，灯泡实际功率很小，灯泡不发光，应移动滑片，减小滑动变阻器接入电路的阻值，使灯泡两端的电压达到额定电压值，根据图丙读出灯泡两端电压为2.5V时对应的电流值，然后利用P=UI求出小灯泡的额定功率；
（4）由电路特点和欧姆定律计算出灯泡正常发光时滑动变阻器接入电路的阻值；

解答 解：
（1）由甲图知，灯泡与变阻器串联，灯泡正常发光电路中电流约为：I=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，
此时变阻器两端电压U_滑=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，变阻器连入阻值R=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3.5V}{0.25A}$=14Ω，故应选“50Ω 0.5A”的滑动变阻器；
（2）电压表应与灯泡并联，由原实物图知，电压表与灯泡串联在电路中，由于电压表阻值太大，所以通过灯泡电流非常小，因此灯泡不亮；且滑动变阻器与灯泡并联了，修改后电路如下图所示：
；
（3）闭合开关，发现小灯泡很暗，说明通过灯泡电流太小，灯泡实际功率太小，应移动滑片，减小滑动变阻器接入电路的阻值，应将滑片P向A端适当移动，使电压表的示数为2.5V；
由图丙所示电流表可知，其量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.32A，灯泡额定功率：P=UI=2.5V×0.32A=0.8W；
（4）由串联电路特点知，灯泡正常发光时滑动变阻器两端电压：U_滑=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，
通过变阻器的电流：I_滑=I=0.32A，
变阻器连入阻值R=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3.5V}{0.32A}$≈10.9Ω；
故答案为：（1）“50Ω 1.5A”；（2）；（3）应将滑片P向A端适当移动，使电压表的示数为2.5V；0.32；0.8；（4）10.9．

点评 本题考查了在实物连接图中找到错误之处和伏安法测小灯泡电功率的实验操作等，明白实验的目的和方法是解决本题的关键．