Question

9．小明欲测量一只小幻一泡的额定功率．器材如下：待测小灯泡（额定电压为2.5V）、电源（电压约6V左右）、电流表（0～0.6A、0～3A）、电压表（0～3V、0～15V）、滑动变阻器、开关各一只，导线若干．

（1）如图甲所示是小明开始时连接的电路，仔细观察发现该电路存在连接错误，但只需改动一根导线，即可使电路连接正确．请你在应改动的导线上打“×”，并用笔画线代替导线在原图上画出正确的接法．
（2）电路连接正确后，闭合开关发现小灯泡不亮，但电流表、电压表均有示数，接下来应进行的操作是D．
A．检查灯泡是否断路                  B．检查灯泡是否短路
C．检查开关是否闭合                  D．移动滑动变阻器滑片
（3）正确操作后，当小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示为0.3A，小灯泡的额定功率为0.75W．
（4）小明还想换一种方法测定该小灯泡的额定功率，于是向老师要了一个R₀=10Ω的定值电阻和一个单刀双掷开关，借助原有的实验器材，设计了如图丙所示的电路．请你根据他设计的电路，写出主要的实验步骤，并根据已知量（小灯泡的额定电压用U_额表示、定值电阻R₀的阻值用R₀表示）和测量量写出小灯泡额定功率的表达式．
实验步骤：①将开关S₁闭合，开关S₂断开，P滑到最左端，读出电压表示数U_总；
②再将S₂与接线柱a接通，移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为2.5V；
③S₂与接线柱b接通，滑动变阻器滑片不变，读出电压表示数U′
小灯泡的额定功率P_额=$\frac{{（U}_{总}-{U}_{额}）U′{U}_{额}}{{R}_{0}（{U}_{总}-U′）}$，．

Answer 1

分析 （1）本实验中，电压表应与灯泡并联，原电路图中，电流表与灯并联了；
（2）发现小灯泡不亮，但电流表、电压表均有示数，电路电流太小，由此分析解答；
（3）认清电流表小量程分度值读数，根据_额=U_额I求灯的额定功率；
（4）由P=UI原理可知，需要求得待测电阻两端的电压及通过待测电阻的电流；没有电流表时，可以利用串联电路的电流规律得出通过待测电阻的电流；结合电路图解答实验步骤．

解答 解：（1）灯应与电压表并联，电流表串联在电路中，故连接灯的左接线柱与电源负极的连线有误，将连接电源负极的线改接在变阻器金属杆的左接线柱即可，如图所示：

（2）电流表、电压表均有示数，说明电路不存在断路，灯泡不发光，可能是电路电流太小，电路总电阻太大，接下来的操作是：移动滑动变阻器滑片，观察小灯泡是否发光；故选D；
（3）电流表选用小量程，分度值为0.02A，示数为0.3A，小灯泡的额定功率P_额=U_额I=2.5V×0.3A=0.75W；
（4）实验步骤：
①将开关S₁闭合，开关S₂断开，P滑到最左端，读出电压表示数U_总；
②再将S₂与接线柱a接通，移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为2.5V；
③S₂与接线柱b接通，滑动变阻器滑片不变，读出电压表示数U′；
④断开开关，整理器材，
则小灯泡的额定功率P_额=$\frac{{（U}_{总}-{U}_{额}）U′{U}_{额}}{{R}_{0}（{U}_{总}-U′）}$，
故答案为：（1）见上图；（2）D；（3）0.3；0.75；
（4）①将开关S₁闭合，开关S₂断开，P滑到最左端，读出电压表示数U_总；
②再将S₂与接线柱a接通，移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为2.5V；
③S₂与接线柱b接通，滑动变阻器滑片不变，读出电压表示数U′；
P_额=$\frac{{（U}_{总}-{U}_{额}）U′{U}_{额}}{{R}_{0}（{U}_{总}-U′）}$．

点评 本题测量小灯泡的额定电功率，考查电路的连接、故障的分析与判断、等效替代法及设计实验方案的能力，综合性较强，属于压轴题．