Question

19．如圖所示是用電壓表和電流表測量某一小燈泡燈絲正常發(fā)光時的電阻和電功率所用的實物圖．該小燈泡正常發(fā)光時的電壓為2.5V，電阻約為15Ω．

（1）請你用筆畫線代替導線，把圖中電路連接起來（要求：①連線不交叉；②滑片P向左移，燈泡變暗；③電流表、電壓表選擇合適的量程．
（2）在連接電路時，開關S不應該閉合．
（3）閉合開關S后，發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)為1.2V，這時應將滑片P向右端滑動，直到電壓表示數(shù)為2.5V時，再讀出電流表的示數(shù)，利用公式即可以算出小燈泡正常發(fā)光時的電阻．
（4）已知電壓表示數(shù)為2.5V時，電流表的示數(shù)如圖2所示，該燈泡的額定功率為0.35W．
（5）實驗時，小陽發(fā)現(xiàn)電流表已損壞，但手邊還有另一只電壓表V₁和電阻箱（元件符號   ）可利用，請你幫助利用這些元件重新設計一個測定小燈泡額定功率的方案．
a．在方框內畫出新設計的電路圖；
b．按新設計的電路圖連接好電路后，將滑動變阻器的滑片P移到阻值最大處，再閉合開關，然后調節(jié)滑動變阻器的滑片P和電阻箱，使接在小燈泡兩端的電壓表 V 的示數(shù)為2.5V；
c．記下此時另一塊電壓表V₁的示數(shù)U和電阻箱連入電路中的阻值R₁；
d．根據所測數(shù)據，寫出計算小燈泡額定功率的表達式：P=2.5V×$\frac{U}{{R}_{1}}$．

Answer 1

分析 （1）由燈泡的額定電壓確定電壓表的量程，電壓表與燈泡并聯(lián)．由燈泡的額定電壓和電阻求電流，來確定電流表的量程，電流表與燈泡串聯(lián)．注意電壓表和電流表的正負接線柱．滑動變阻器選擇一上一下接線柱串聯(lián)在電路中．
（2）連接電路時，開關處于斷開狀態(tài)，滑片處于最大阻值處．
（3）要使燈泡正常工作，電壓表示數(shù)需增大，則電路中電流必須增大，總電阻減小，滑動變阻器電阻減小，直到電壓表示數(shù)等于燈泡的額定電壓．
（4）讀出此時通過燈泡的電流，由P=UI計算燈泡的額定功率．
（5）電流表損壞，可把燈泡與電阻箱串聯(lián)，兩只電壓表分別測燈泡與電阻箱電壓，然后根據串聯(lián)電路特點、歐姆定律及電功率公式求出燈泡功率．

解答 解：
（1）燈泡額定電壓為2.5V，電壓表選擇0～3V量程，電壓表與燈泡并聯(lián)；
燈泡電流約為：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{15Ω}$≈0.17A＜0.6A，電流表選擇0～0.6A量程，電流表與燈泡串聯(lián)，電流從電壓表和電流表的正接線柱流入，從負接線柱流出；
滑動變阻器滑片左移，燈泡變暗，電流變小，滑動變阻器電阻變大，滑動變阻器接右半段，滑動變阻器接右下端接線柱．上面接線柱任意選擇串聯(lián)在電路中．
開關串聯(lián)在電路中控制電路．如圖：

（2）連接電路時，開關處于斷開狀態(tài)，不應該閉合．
（3）要使燈泡正常工作，電壓表示數(shù)必須從1.2V增大到2.5V，電路中的電流必須增大，即滑動變阻器電阻要減小，故滑片右移．
（4）電流表使用0-0.6A量程，分度值0.02A，由圖2可知，燈泡正常發(fā)光時的電流為0.14A，
燈泡的額定功率：P=UI=2.5V×0.14A=0.35W．
（5）a、燈泡、變阻器、電阻箱串聯(lián)，兩只電壓表分別與燈泡、電阻箱并聯(lián)，電路圖如圖所示；
；
b、按新設計的電路圖連接好電路后，將滑動變阻器的滑片P移到阻值最大處，再閉合開關，然后調節(jié)滑動變阻器的滑片P和電阻箱，使接在小燈泡兩端的電壓表V的示數(shù)為2.5V；
c．記下此時另一塊電壓表V₁的示數(shù)U和電阻箱連入電路中的阻值R₁；
d、電路電流I=I₁=$\frac{U}{{R}_{1}}$，燈泡額定功率P=U_LI=2.5V×$\frac{U}{{R}_{1}}$．
故答案為：
（1）見上圖；（2）閉合；（3）右；2.5；（4）0.35；（5）a、見上圖；b、電阻箱；c、2.5V×$\frac{U}{{R}_{1}}$．

點評 本題考查了連接電路圖、滑動變阻器的調節(jié)、電表讀數(shù)、設計實驗電路圖、求燈泡功率等問題；實驗設計有一定的難度；
連接實物圖時應注意：①電壓表、電流表的正負極不要接反．②注意電壓表、電流表的量程不要接錯．③滑動變阻器的分壓與限流接法，滑片移動時阻值的變化應符合題意要求．④作圖要美觀，連線不要交叉．