Question

3．某校兩個(gè)實(shí)驗(yàn)小組在測(cè)定小燈泡電功率的實(shí)驗(yàn)中，被測(cè)小燈泡的額定電壓為2.5V．實(shí)驗(yàn)桌上提供有如下器材：電源（電壓6V且恒定不變）、電流表、電壓表、開(kāi)關(guān)、滑動(dòng)變阻器（50Ω 1A）各一只，導(dǎo)線若干．

（1）曉松同學(xué)所在實(shí)驗(yàn)小組利用如圖甲所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．
①用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線，將圖甲所示的實(shí)物電路連接完整．
②連接電路時(shí)，開(kāi)關(guān)應(yīng)該斷開(kāi)．
③閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P的過(guò)程中，觀察到電流表示數(shù)幾乎接近最大值時(shí)，小燈泡仍然不亮，且電壓表無(wú)示數(shù)，其原因可能是小燈泡短路．
④排除故障后，閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑片P至電壓表的示數(shù)如圖乙所示，其讀數(shù)為1.1V．要使小燈泡正常發(fā)光，滑片P應(yīng)向A（選填“A”或“B”）端移動(dòng)．
⑤多次改變滑片P的位置，獲得多組對(duì)應(yīng)的電壓、電流值，并繪制出如圖丙所示的圖象．由圖象可知，小燈泡的額定功率是0.5W．
（2）曉麗同學(xué)所在的實(shí)驗(yàn)小組的滑動(dòng)變阻器已損壞（其他器材和規(guī)格不變），老師提供了另一只滑動(dòng)變阻器（10Ω 1A），小組同學(xué)討論后發(fā)現(xiàn)，若要繼續(xù)用已連接完整的圖甲所示電路來(lái)測(cè)出小燈泡的額定功率，至少還要在原電路中串聯(lián)（選填“串”或“”并）一個(gè)7.5Ω的電阻．

Answer 1

分析 （1）①電壓表應(yīng)與小燈泡并聯(lián)；
②為保護(hù)電路，連接電路時(shí)，開(kāi)關(guān)應(yīng)斷開(kāi)；
③電流表有示數(shù)說(shuō)明電路為通路，電壓表無(wú)示數(shù)示數(shù)說(shuō)明電壓表被短路；
④認(rèn)清電壓表的量程、分度值后讀數(shù)；測(cè)燈泡的額定功率應(yīng)使小燈泡兩端電壓為額定電壓，根據(jù)分壓原理確定滑片移動(dòng)的方向；
⑤由圖丙讀出小燈泡兩端電壓為額定電壓時(shí)的電流值，利用公式P=UI，計(jì)算額定功率；
（2）根據(jù)燈泡正常工作時(shí)的電流，計(jì)算電路中的總電阻，根據(jù)串聯(lián)電路電阻的特點(diǎn)進(jìn)而求出定值電阻的阻值．

解答 解：（1）①由圖可知，小燈泡未連入電路，電壓表要與小燈泡并聯(lián)；
；
②為保護(hù)電路，連接電路時(shí)，開(kāi)關(guān)應(yīng)斷開(kāi)；
③電流表有示數(shù)說(shuō)明電路為通路，電壓表無(wú)示數(shù)示數(shù)說(shuō)明電壓表被短路，即小燈泡短路；
④由圖乙可知電壓表的量程為0～3V，示數(shù)為1.1V，為測(cè)燈泡的額定功率應(yīng)使小燈泡兩端電壓為額定電壓，即要增大小燈泡兩端電壓，減小變阻器分得的電壓，根據(jù)分壓原理，應(yīng)減小變阻器連入電路中的電阻大小，所以，應(yīng)使滑動(dòng)變阻器的滑片向A移動(dòng)；
⑤由圖丙可知，小燈泡兩端電壓為2.5V，燈泡中的電流I=0.2A；小燈泡的額定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
（2）小燈泡正常工作時(shí)的電阻：R_L=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.2A}$=12.5Ω，電路的總電阻R=$\frac{{U}_{總}(cāng)}{I}$=$\frac{6V}{0.2A}$=30Ω，當(dāng)變阻器的全部電阻連入電阻中時(shí)，根據(jù)串聯(lián)電路電阻的特點(diǎn)，R_L滑=12.5Ω+10Ω=22.5Ω，因R_L滑＜R，應(yīng)串聯(lián)定值電阻，串聯(lián)的定值電阻阻值至少為R_定=R-RL_滑=30Ω-22.5Ω=7.5Ω．
故答案為：（1）①如圖所示；②斷開(kāi)； ③小燈泡短路；④1.1；  A  ⑤0.5；（2）串；7.5．

點(diǎn)評(píng) 本題測(cè)定小燈泡電功率，考查電路的連接、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、故障的分析、操作過(guò)程、額定功率的計(jì)算及串聯(lián)電路電阻的特點(diǎn)應(yīng)用等知識(shí)，難度中等．