Question

5．小華測(cè)量小燈泡功率的實(shí)驗(yàn)，已知電源電壓為3V，小燈泡的額定電壓為2.5V．

（1）實(shí)驗(yàn)中所用電壓表在未接入電路時(shí)表盤(pán)如圖甲所示，在使用它測(cè)量前應(yīng)進(jìn)行的操作是調(diào)零．
（2）小華連接的電路如圖乙所示，其中有一根導(dǎo)線連接錯(cuò)誤，導(dǎo)致開(kāi)關(guān)沒(méi)有閉合時(shí)電壓表就有讀數(shù)．請(qǐng)?jiān)谶@根導(dǎo)線上打“×”，并用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線，將其改正．
（3）正確連接電路后，當(dāng)電壓表示數(shù)達(dá)到額定電壓時(shí)，電流表示數(shù)如圖丙所示，則小燈泡的額定功率為0.65W．
（4）因?yàn)闊艚z電阻隨溫度的升高而增大，小明想通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)比較燈泡“實(shí)際電壓是額定電壓一半時(shí)的電功率P₁”和“實(shí)際電流是額定電流一半時(shí)的電功率P₂”的大小，但小明的同學(xué)沒(méi)有通過(guò)實(shí)驗(yàn)也比較出了它們的大�。甈₁應(yīng)大于P₂（選填“大于”、“小于”或“等于”）．
（5）老師又拿來(lái)了一阻值恒定的電阻元件R₁，額定功率P_額=6W，但額定電壓數(shù)據(jù)模糊．現(xiàn)提供如下器材：一個(gè)蓄電池（電壓約為6V）、一個(gè)電流表、一個(gè)定值電阻R0=10Ω，兩個(gè)單刀開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干．請(qǐng)你用上述器材求測(cè)出該元件的額定電壓．
a、根據(jù)實(shí)驗(yàn)器材請(qǐng)把你設(shè)計(jì)的電路圖畫(huà)在圖丁方框中．
b、請(qǐng)按照你設(shè)計(jì)的電路圖并且補(bǔ)全以下實(shí)驗(yàn)步驟，寫(xiě)出測(cè)量的物理量及其對(duì)應(yīng)的符號(hào)．
實(shí)驗(yàn)步驟：
①連接電路；
②閉合S₁，斷開(kāi)S₂，記下電流表示數(shù)I₀（則電源電壓為U=I₀R₀）；
③閉合S₁和S₂，記下電流表示數(shù)I；（即為干路電流）；
④斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，整理器材．
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：U_額=$\sqrt{\frac{{P}_{額}{I}_{0}{R}_{0}}{I-{I}_{0}}}$．（用測(cè)量的物理量和已知物理量的符號(hào)表示）

Answer 1

分析 （1）所有測(cè)量工具使用前都觀察零刻度線，不在零刻度線的要調(diào)零．
（2）開(kāi)關(guān)連接時(shí)必須能夠控制整個(gè)電路．
（3）當(dāng)燈泡兩端電壓為額定電壓，讀出電流表示數(shù)，由P=UI計(jì)算電功率．
（4）假設(shè)燈泡電阻不變，燈泡電壓為額定電壓一半，電流為額定電流一半，考慮溫度對(duì)電阻的影響，判斷電流的變化情況，確定功率關(guān)系．
（5）要測(cè)量電阻的額定電壓，知道額定功率，只需要測(cè)量出電阻就可以，結(jié)合已有器材，設(shè)計(jì)測(cè)量電阻兩端電壓和電流．

解答 解：（1）電壓表使用前觀察指針是否指在零刻度線，電壓表指針沒(méi)有指在零刻度線，所以要調(diào)零．
（2）開(kāi)關(guān)連接時(shí)必須能夠控制整個(gè)電路，開(kāi)關(guān)應(yīng)該在電壓表外面，連接如圖所示．

（3）當(dāng)燈泡兩端電壓為額定電壓2.5V時(shí)，電流表量程0-0.6A，分度值0.02A，電流表示數(shù)0.26A，由P=UI=2.5V×0.26A=0.65W．
（4）假設(shè)燈泡電阻不變，燈泡電壓為額定電壓一半，電流為額定電流一半；實(shí)際電壓越小，燈絲溫度越低，電阻越小，電流變大，則大于額定電流的一半，則實(shí)際功率P₁大于P₂．
（5）要測(cè)量電阻的額定電壓，知道額定功率，只需要測(cè)量出電阻就可以；只有一個(gè)電流表，沒(méi)有電壓表，需要測(cè)量電阻兩端電壓和電阻的電流，則電流表和R₀可以單獨(dú)工作，電流表需要測(cè)量?jī)蓚�(gè)電流，應(yīng)在干路，如圖所示電路．

實(shí)驗(yàn)步驟②閉合S₁，斷開(kāi)S₂，記下電流表示數(shù)I₀（則電源電壓為U=I₀R₀）
③閉合S₁和S₂，記下電流表示數(shù)I；（即為干路電流）
④通過(guò)R₁電流；I₁=I-I₀，R₁=$\frac{U}{{I}_{1}}=\frac{{I}_{0}{R}_{0}}{I-{I}_{0}}$，
R₁額定功率：P_額=$\frac{{{U}_{額}}^{2}}{{R}_{1}}$得U_額=$\sqrt{{P}_{額}{R}_{1}}=\sqrt{\frac{{P}_{額}{I}_{0}{R}_{0}}{I-{I}_{0}}}$
故答案為：（1）調(diào)零；（2）如圖所示（3）0.65；（4）大于；（5）電路圖如圖所示；  
②閉合S₁，斷開(kāi)S₂，記下電流表示數(shù)I₀（則電源電壓為U=I₀R₀）；③閉合S₁和S₂，記下電流表示數(shù)I（即為干路電流）；$\sqrt{\frac{{P}_{額}{I}_{0}{R}_{0}}{I-{I}_{0}}}$

點(diǎn)評(píng) 本題考查了測(cè)小燈泡電功率的實(shí)驗(yàn)的電路的連接、電流表的讀數(shù)、滑動(dòng)變阻器的使用、燈泡電阻的變化、電路設(shè)計(jì)，電路設(shè)計(jì)對(duì)學(xué)生的綜合能力要求較高．