Question

17．為了測定一個額定電壓為2.5V的小燈泡的額定功率，請你設(shè)計一個實驗圖，并回答：
（1）測定小燈泡功率的原理是P=UI．
（2）所需實驗器材：小燈泡、電源、開關(guān)、電壓表、電流表、滑動變阻器、導(dǎo)線若干．
（3）在圖1的虛線框內(nèi)畫出你設(shè)計的實驗電路圖．
（4）連接好電路后，閉合開關(guān)，卻發(fā)現(xiàn)燈泡未亮，電流表有示數(shù)，電壓表指針幾乎不動，可能發(fā)生的故障是D
A．燈泡燈絲斷了
B．電流表接線柱短路
C．蓄電池沒電了
D．燈座接線短路
（5）一位同學(xué)連好電路后，經(jīng)檢查電路連接無誤，閉合開關(guān)時卻發(fā)現(xiàn)燈泡比正常發(fā)光時亮，其原因是滑動變阻器連入的電阻值小造成的．
（6）當(dāng)燈泡正常發(fā)光時，請在圖2（甲）中標(biāo)出電壓表指針位置，此時電流表示數(shù)如圖（乙）所示為0.5A，則小燈泡的額定功率為1.25W．

Answer 1

分析 （1）測定小燈泡功率的實驗原理是：用電壓表測出小燈泡兩端的電壓，用電流表測出通過小燈泡的電流，根據(jù)P=UI求出小燈泡的電功率；
（2）要測量燈泡額定電壓，需要利用電流表測量通過燈泡的電流，用電壓表測量燈泡兩端電壓，利用滑動變阻器使燈泡兩端電壓等于額定電壓；
（3）伏安法測燈泡額定功率實驗中，電源、電流表、燈泡、滑動變阻器、開關(guān)串聯(lián)接入電路，電壓表與燈泡并聯(lián)，據(jù)此作出電路圖；
（4）測燈泡電功率實驗中，電流表測電路電流，電壓表與燈泡并聯(lián)，測燈泡兩端電壓；根據(jù)電路故障現(xiàn)象分析電路故障原因．
（5）根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理，串聯(lián)的電阻小，分擔(dān)的電壓低進行分析；
（6）根據(jù)電壓值在電壓表上標(biāo)出指針位置：先確定量程，再根據(jù)分度值表示出指針的位置．
電流表的讀數(shù)：首先確定使用的量程，然后確定每一個小格代表的示數(shù)．
已知燈泡的額定電流和額定電壓，根據(jù)P=UI計算功率．

解答 解：（1）本實驗的原理是：P=UI；
（2）伏安法測燈泡額定功率實驗中，除了小燈泡、電源、開關(guān)、導(dǎo)線外，還需要的器材有電流表、電壓表和滑動變阻器；
（3）伏安法測小燈泡電阻的電路圖如下圖所示；

（4）A、如果燈泡燈絲斷了，則電路斷路，電流表指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，故A錯誤；
B、如果電流表接線短路，則電流表指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，故B錯誤；
C、如果蓄電池沒電了，則電壓表與電流表指針都不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，故C錯誤；
D、如果燈座接線短路，則電流表指針偏轉(zhuǎn)，與燈泡并聯(lián)的電壓表指針不動，故D正確．
（5）小燈泡與滑動變阻器串聯(lián)接入電路，燈泡比正常發(fā)光時亮，說明其實際功率大，兩端的電壓高；
由串聯(lián)電路的電流特點和歐姆定律可推導(dǎo)出串聯(lián)電路的分壓原理：$\frac{{U}_{L}}{{U}_{R}}$=$\frac{{R}_{L}}{{R}_{\;}}$，
假設(shè)小燈泡的電阻不變，串聯(lián)接入的滑動變阻器連入的電阻值小造成其分擔(dān)的電壓小，造成小燈泡分擔(dān)的電壓高，亮度大；
（6）電壓表使用0～3V，分度值為0.1V，2.5V時指針如圖所示：

電流表使用的0～0.6A，每一個小格代表0.02A，故電流為0.5A．
P=UI=2.5V×0.5A=1.25W．
故答案為：
（1）P=UI；
（2）電壓表；電流表；滑動變阻器；
（3）見上圖；
（4）D；
滑動變阻器滑片；電壓表示數(shù)為2.5V；電流；P=UI；
（5）連入的電阻值小造成的；
（6）見上圖；0.5；1.25．

點評 本題考查了伏安法測額定功率的實驗器材、實驗電路、實驗原理，電路故障分析，電表讀數(shù)，求額定功率等問題，伏安法測功率是初中物理的一個重要實驗，一定要掌握；根據(jù)電壓表與電流表指針偏轉(zhuǎn)情況分析電路故障�？紗栴}，要熟練掌握．