Question

16．小芳到实验室做“测量小灯泡额定功率”的实验时，老师只给她提供了如下器材：标有“2.5V”的小灯泡、电源、滑动变阻器、开关、两个电压表（没有电流表）、阻值为10Ω的定值电阻R₀、导线若干．她根据所给定的器材经过认真思考后设计了正确的实验电路，如图甲是该电路的不完整电路图．

（1）请你将甲电路图补充完整．
（2）闭合开关前，应将滑动变阻器调至阻值最大的位置．
（3）闭合开关后，为了测量小灯泡的额定功率，应调节滑动变阻器，使电压表的示数为2.5V，此时电压表的示数如图乙所示，是2.4V．
（4）小灯泡的额定功率为0.6W．
（5）她还进一步设计出了只有电流表没有电压表解决这个问题的方法，其电路如图丙所示，R₀=10Ω，并认为关键的一步是必须调节滑动变阻器，使电流表的示数为0.25A时，再读出电流表的示数，才能计算出小灯泡的额定功率．

Answer 1

分析 （1）根据实验原理R=$\frac{U}{I}$可知，在没有电流表的情况下，利用电压表和定值电阻代替电流表的作用，采用分压电路，据此分析解答；
（2）闭合开关前滑片滑到阻值最大处；
（3）要测量小灯泡的额定功率，电压要调到额定电压；看清量程和分度值读出示数；
（4）利用欧姆定律算出电路中的电流，结合串联电流相等特点得到灯中的电流，利用P=UI求出电功率；
（5）要测量小灯泡的额定功率，小灯泡两端的电压为额定电压，根据并联电压相等和利用欧姆定律计算电流即可．

解答 解：（1）根据实验原理R=$\frac{U}{I}$可知，在没有电流表的情况下，利用电压表和定值电阻代替电流表的作用，采用分压电路，电压表V2并联在定值电阻两端，电路如图所示：

（2）闭合开关前滑片滑到阻值最大处；
（3）因为小灯泡的额定电压为2.5V，闭合开关后，为了测量小灯泡的额定功率，应调节滑动变阻器，使电压表V₁的示数为2.5V，
电压表V₂量程为0～3V，分度值为0.1V，此时示数为U₂=2.4V；
此时电路中的电流为I=I_L=I₀=$\frac{{U}_{2}}{{R}_{0}}$=$\frac{2.4V}{10Ω}$=0.24A；
（4）小灯泡的额定电功率为：P_L=U_LI_L=2.5V×0.24A=0.6W；
（5）要测量小灯泡的额定功率，小灯泡两端的电压为额定电压，根据并联电压相等，则定值电阻两端电压等于2.5V，又知R₀=10Ω，
故电流表A₂的示数为I₂=$\frac{U}{{R}_{0}}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A．
故答案为：（1）如上图所示；（2）最大；（3）2.5；2.4；（4）0.6；（5）0.25．

点评 此题主要考查学生对于伏安法测电功率实验的理解和掌握，关键是单只电表与定值电阻如何测量待测量．属于难题．