Question

13．在“測量小燈泡的電功率”實驗中，所測燈泡的額定電壓為2.5V．

（1）圖甲是小弘同學沒有連接完的實物電路，請用筆畫線代替導線幫她將電路連接完整；
（2）檢查電路無誤后，小弘移動滑動變阻器至某一位置，讀出電壓表示數(shù)為2.2V，要測出小燈泡的額定功率，她應將變阻器的滑片P向A端移動（選填“A”或“B”），當小燈泡正常發(fā)光時，電流表的示數(shù)如圖乙所示，則小燈泡的額定功率為0.7W．
（3）由于電壓表損壞，小弘同學再利用一個阻值已知的電阻R₀，設計了另一種實驗方案測小燈泡的額定功率，電路如圖丙所示，其中電源電壓一定但未知，具體操作如下：
①斷開開關S₂、閉合開關S₁，移動滑片P至某一位置，讀出電流表示數(shù)I₁；
②保持滑片P位置不動，再斷開開關S₁、閉合開關S₂，讀出電流表示數(shù)I₂；
③先算出燈泡的電阻R_L，再根據(jù)P_額=$\frac{{{U}_{額}}^{2}}{{R}_{L}}$，計算燈泡的額定功率．
小聰認為按此方案測量，實驗結果與真實值相差較大，原因是：燈的電阻隨溫度（電壓）的升高而增大，，仔細分析后，小聰將上述步驟①改為：斷開開關S₂、閉合開關S₁，移動滑片P使電流表的示數(shù)為$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$就能較準確測出燈泡的額定功率了．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燈的額定電壓確定電壓表的量程選擇，注意電壓表、電流表正負接線柱的接法；
（2）要增大燈的電壓，根據(jù)分壓原理確定滑片移動的方向；確定電流表小量程的分度值讀數(shù)，根據(jù)P_額=U_額I計算燈的額定功率．
（3）因燈的電阻隨電壓（溫度）的升高而變大，所以，在測量過程中，必須保持燈的電壓為額定電壓，才有意義；
要測出小燈泡的額定功率，需使其兩端的電壓為額定電壓．因為沒有電壓表，所以，可以用電流表和定值電阻來代替，并且與電燈并聯(lián)，當通過電阻的電流I=$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$，小燈泡正常發(fā)光；通過開關的轉換，在不改變電路連接方式的前提下，使電流表測算出燈正常工作時的電流，燈的額定功率可求．

解答 解：（1）因燈的額定電壓2.5V＜3V，所以選用電壓表的小量程，電流從電表的“+“流入，從“-”流，如圖所示：
（2）電壓表示數(shù)為2.2V小于燈泡的額定電壓為2.5V，故應增加燈的電壓，減小變阻器的電壓，根據(jù)分壓原理，應減小變阻器連入電路的電阻，滑片向A端移動；
電流表小量程的分度值為0.02A，示數(shù)為0.28A，小燈泡的額定功率
P_額=U_額I=2.5V×0.28A=0.7W；
（3）無論只閉合S₁或S₂，電路的連接關系都沒有改變，只是只閉合S₁時，電流表測通過R₀的電流，只閉合S₂時，電流表測燈與R₀并聯(lián)的總電流，在①的情況下，R₀的電壓U₁=R₀I₁，根據(jù)并聯(lián)電路電壓的特點，
燈的電壓也為R₀I₁；在②的情況下，因電路的連接關系不變，R₀的電壓保持不變，通過其的電流仍為I₁，通過燈的電流為I₂-I₁，據(jù)此求出燈的電阻R=$\frac{{R}_{0}{I}_{1}}{{I}_{2}{-I}_{1}}$，R₀I₁≠燈的額定電壓，根據(jù)燈絲電阻隨溫度（電壓）升高而增大，所以，R=$\frac{{R}_{0}{I}_{1}}{{I}_{2}{-I}_{1}}$不等于燈正常工作時的電阻，根據(jù)P_額=$\frac{{{U}_{額}}^{2}}{{R}_{L}}$，計算燈泡的額定功率與真實值相差較大；
根據(jù)上面的分析中R₀I₁≠燈的額定電壓的問題，將上述步驟①改為：斷開開關S₂、閉合開關S₁，移動滑片P使電流表的示數(shù)為$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$，則此時R₀的電壓一定為2.5V，燈的電壓也為2.5V，小燈泡正常發(fā)光，上面的問題便解決了．
故答案為：（1）如上圖所示；
（2）A；  0.7；  
（3）燈絲電阻會隨溫度升高而增大；斷開開關S₂、閉合開關S₁，移動滑片P使電流表的示數(shù)為$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$．

點評 本題測量小燈泡的電功率，考查電路的連接、操作過程及對實驗的評估能力并嘗試改進方案的能力，難度較大，屬于壓軸題．