Question

11．小明利用如圖甲所示的實驗器材測量小燈泡的額定功率，小燈泡的額定電壓為2.5V，正常發(fā)光時的電阻約為10Ω，實驗器材有電流表、電壓表、電源（電壓恒為3V）、開關一個，滑動變阻器一個，導線若干．

（1）請你用筆畫線代替導線，將圖中實物電路連接完整．
（2）連接好電路，閉合開關，小燈泡發(fā)光，但電壓表示數(shù)為0，經(jīng)檢查，圖中①、②兩根導線有一根接觸不良，則該導線是②．
（3）排除故障后，閉合開關，測量小燈泡額定功率，移動變阻器的滑片P，眼睛應先注視表的示數(shù)，使小燈泡正常發(fā)光，如果此時電流表的示數(shù)為0.3A，則小燈泡的額定功率為0.75W．
【拓展】電壓表已損壞，小明多用了一個開關和滑動變阻器也測出了小燈泡的額定功率（電源電壓用U表示，小燈泡的電阻不隨溫度的變化而變化）．如圖乙為他設計的電路圖，請寫出實驗步驟和額定功率的表達式．
步驟①只閉合開關S₁，移動滑動變阻器R₂的滑片，使電流表示數(shù)I=0.3A；②只閉合開關S₂，先保持變阻器R₂的滑片位置不變，調節(jié)變阻器R₁的滑片，使電流表的示數(shù)為0.3A；再將變阻器R₂的滑片調到最左端，讀出電流表的示數(shù)為I₁；
額定功率表達式：（0.3A）²×$\frac{U}{I}$．

Answer 1

分析 （1）電流表串聯(lián)在電路中，電壓表并聯(lián)在電路中，注意根據(jù)題意確定兩表的量程．
（2）小燈泡發(fā)光，說明電路為通路，然后根據(jù)電流流向確定發(fā)生斷路的導線．
（3）額定電壓下燈泡的實際功率為額定功率，利用P=UI求出燈泡的額定功率．
拓展：電壓表已損壞，需要用電流表和電阻求出燈泡兩端的電壓，當燈泡兩端的電壓為2.5V時，燈泡正常發(fā)光，在根據(jù)功率的公式求出額定功率．

解答 解：（1）燈泡的額定電壓為2.5V，所以電壓表用小量程，并聯(lián)在電路中；則燈泡的額定電流為I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A＜0.6A，所以電流表用小量程，且與燈泡串聯(lián)，注意電流從正接線柱流入負接線柱流出．如圖所示：
；
（2）根據(jù)實物圖可知，燈發(fā)光，說明電路是接通的，故①不存在故障，故故障是②斷路了．
（3）小燈泡正常發(fā)光時電流表的示數(shù)為0.3A，則燈泡的額定功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75W．
拓展：①小燈泡正常發(fā)光時的電流為0.3A，當只閉合開關S₁，移動滑動變阻器R₂的滑片，使電流表示數(shù)I_額=0.3A，此時燈泡正常發(fā)光；
②只閉合開關S₂，先保持變阻器R₂的滑片位置不變，調節(jié)變阻器R₁的滑片，使電流表的示數(shù)為0.3A；此時燈泡的電阻等于R₁接入電路的阻值；再將變阻器R₂的滑片調到最左端，讀出電流表的示數(shù)為I；此時電源電壓為U，則R₁接入電路的阻值為R₁=$\frac{U}{I}$=R_L；
則燈泡的額定功率為：P_額=${{I}_{額}}^{2}$R_L=（0.3A）²×$\frac{U}{I}$．
故答案為：（1）如圖；（2）②；（3）0.75；（4）①只閉合開關S₁，移動滑動變阻器R₂的滑片，使電流表示數(shù)I=0.3A；②只閉合開關S₂，先保持變阻器R₂的滑片位置不變，調節(jié)變阻器R₁的滑片，使電流表的示數(shù)為0.3A；再將變阻器R₂的滑片調到最左端，讀出電流表的示數(shù)為I₁；（0.3A）²×$\frac{U}{I}$．

點評 此題是測量小燈泡額定功率的實驗，考查了實物電路的連接，電路圖的畫法、額定功率的計算、電路故障，考查得很全面．