Question

【題目】小明做“測量小燈泡的電功率”和“探究電流與電壓關(guān)系”的實驗，電源兩端電壓恒定，小燈泡的額定電壓為2.5V，操作如下：

（1）如圖甲是小明連接的實物電路圖，圖中有一根線連接錯誤，請在這根線上打“×”，并在圖中改正_____。

（2）改正電路連接后，閉合開關(guān)前，滑片P應(yīng)位于_______（選填“A”或“B”）。閉合開關(guān)，記錄兩電表示數(shù)；移動滑片，觀察并記錄多組數(shù)據(jù)，繪制如圖乙所示的UI圖象，則小燈泡的額定功率為_______W。實驗中，當(dāng)電流表示數(shù)為I0(I0<0.30A)時，小燈泡的電功率為P1；

（3）斷開開關(guān)，用定值電阻替換小燈泡，將滑片移到滑動變阻器的阻值最大端，閉合開關(guān)，讀出兩電表示數(shù)，并記錄在表格中；移動滑片，測出多組數(shù)據(jù)，記錄在表格中。分析表格中的數(shù)據(jù)可知：當(dāng)電阻一定時，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端電壓成_______。實驗中，當(dāng)電流表示數(shù)仍為I0時，定值電阻的電功率為P2，則P1、P2的大小關(guān)系為P1_______P2；

（4）小華設(shè)計了如圖所示的電路也完成了測量燈泡額定功率的實驗，請完成下列填空（電源電壓不變，R1、R2為滑動變阻器，R2的最大阻值為R0）。

①只閉合開關(guān)S、S1，調(diào)節(jié)_________________，使電壓表的示數(shù)為2.5V；

②只閉合開關(guān)S、S2，調(diào)節(jié)_________________，使電壓表的示數(shù)仍為2.5V；

③接著將R2的滑片P調(diào)至最左端，記下電壓表的示數(shù)為U1；再將R2的滑片P調(diào)至最右端，記下電壓表的示數(shù)為U2。則小燈泡額定功率的表達式P額=_____________（用U額、R0、U1、U2表示）。

Answer 1

【答案】 B 1.25 正比 ＜ R2 R1

【解析】

(1) 分析實物圖可知，此時變阻器與電流表串聯(lián)后與燈并聯(lián)，電壓表串聯(lián)在電路中，是錯誤的，電流表應(yīng)與燈串聯(lián)，變阻器與燈串聯(lián)，電壓表與燈并聯(lián)，將小燈泡左側(cè)連線改接到電壓表左側(cè)，如下圖所示：

（2）為保護電路，閉合開關(guān)前，滑片P應(yīng)位于最大阻值處，即B端，因燈的額定電壓為2.5V，由乙圖可知當(dāng)燈的電壓為2.5V時，燈的額定電流為0.4A，故燈的額定功率：P額＝U額I額＝2.5V×0.4A＝1W；（3）由表中數(shù)據(jù)可知，電壓與對應(yīng)的電流之比為一定值，即當(dāng)電阻一定時，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端電壓成正比；由歐姆定律可知，定值電阻的大小：R＝＝5Ω，用特殊值法確定其大小關(guān)系：可設(shè)I0＝0.20A，由圖知，燈的電壓：U1＝0.5V，則小燈泡的電功率為：P1＝U1I0＝0.5V×0.2A＝0.1W；此時定值電阻的功率：P2＝I02×R＝(0.2A)2×5Ω＝0.2W，則P1、P2的大小關(guān)系為：P1＜P2；（4）①只閉合小燈泡所在支路，即閉合S、S1，通過調(diào)節(jié)滑動變阻器R2使燈泡兩端電壓為額定電壓，即2.5V；②利用等效替代的方法，只閉合R1所在支路，即閉合S、S2，通過調(diào)節(jié)滑動變阻器R1使R1兩端電壓為小燈泡的額定電壓，即2.5V，此時R1＝RL；③將R2的滑片P調(diào)至最左端，記下電壓表的示數(shù)為U1；再將R2的滑片P調(diào)至最右端，記下電壓表的示數(shù)為U2，根據(jù)串聯(lián)分壓的原理：，解得，R1＝；小燈泡額定功率的表達式P額＝。