Question

12．小明想測定額定電壓為2.5V的燈泡的額定功率，設(shè)計了如圖甲所示的電路．

（1）請你幫小明將圖甲中的實物電路連接完整，要求滑動變阻器滑片向右滑時，電路中的電流變�。▽�(dǎo)線不允許交叉）．
（2）閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，電流表和電壓表都沒有示數(shù)，原因可能是滑動變阻器電流表開路（或開關(guān)開路、或滑動變阻器開路）；
（3）排除故障后，將滑動變阻器R的滑片移到某一位置時電壓表示數(shù)為2.2V，要測小燈泡的額定功率，應(yīng)將滑動變阻器連入電路的阻值變小（填“大”或“小”）．當(dāng)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0.75W；
（4）試驗結(jié)束后，愛動腦筋的小明用電流表和已知阻值的滑動變阻器R₀（最大阻值用R₀表示）也測出了小燈泡的額定功率，他設(shè)計了如圖丙所示的電路，請補(bǔ)全下列步驟：
①閉合開關(guān)，先調(diào)節(jié)滑動變阻器R₀的滑片到最左端，再調(diào)節(jié)另一滑動變阻器的滑片，直到電壓表示數(shù)為2.5V時為止；
②接著R₀的滑片到最右端，讀出這是電壓表的示數(shù)為U；
③小燈泡的額定功率表達(dá)式P=2.5V×$\frac{U-2.5V}{{R}_{0}}$（用字母表示）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燈泡的額定電壓確定電壓表的量程并與燈泡并聯(lián)，滑動變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中，滑片向右滑時電路中的電流變小，說明滑動變阻器接入電路中的電阻變大，即左下方接線柱必須接入電路中；
（2）電流表無示數(shù)，說明電路有斷路；電壓表無示數(shù)，說明電壓表的正負(fù)接線柱不能與電源兩極相連；
（3）額定電壓下燈泡的實際功率和額定功率相等，要增大燈泡兩端的電壓應(yīng)增大電路中的電流，減小滑動變阻器接入電路中的電阻；根據(jù)電流表的量程和分度值讀出示數(shù)，根據(jù)P=UI求出額定功率；
（4）由電路圖可知，R₀的滑片位于左端時，電壓表測燈泡兩端的電壓，調(diào)節(jié)滑動變阻器R使電壓表的示數(shù)為2.5V，然后保持R接入電路中的電阻不變，調(diào)節(jié)R₀的滑片使其接入電路中的電阻最大，電壓表測燈泡和R₀兩端的電壓之和，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出R₀兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出電路中的電流，根據(jù)P=UI求出燈泡的額定功率．

解答 解：（1）燈泡的額定電壓為2.5V，則電壓表的量程為0～3V，且與燈泡并聯(lián)，滑動變阻器的左下方接線柱與燈泡相連，如下圖所示：

（2）電流表無示數(shù)，說明電路有斷路；電壓表無示數(shù)，說明電壓表的正負(fù)接線柱不能與電源兩極相連，因此電路故障可能為電流表或開關(guān)或滑動變阻器開路；
（3）要測小燈泡的額定功率，應(yīng)使電壓表的示數(shù)由2.2V增加到2.5V，滑動變阻器應(yīng)減小接入電路中的電阻，增大電路中的電流；
由圖丙可知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.3A，
則燈泡的額定功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75W；
（4）實驗步驟：
①閉合開關(guān)，先調(diào)節(jié)滑動變阻器R₀的滑片到最左端，再調(diào)節(jié)另一滑動變阻器的滑片，直到電壓表示數(shù)為2.5V時為止；
②接著調(diào)節(jié)變阻器R₀的滑片到最右端，讀出這時電壓表的示數(shù)為U；
③因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，R₀兩端的電壓U_R0=U-2.5V，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，電路中的電流I=$\frac{{U}_{R0}}{{R}_{0}}$=$\frac{U-2.5V}{{R}_{0}}$，
小燈光的額定功率P=U₀I=2.5V×$\frac{U-2.5V}{{R}_{0}}$．
故答案為：
（1）如上圖所示；
（2）電流表開路（或開關(guān)開路、或滑動變阻器開路）；
（3）�。�0.75；
（4））①R₀的滑片到最左端；②R₀的滑片到最右端；③2.5V×$\frac{U-2.5V}{{R}_{0}}$．

點評 本題綜合考查了實物圖的連接、電路故障的判斷、滑動變阻器的正確、電流表的讀數(shù)、電功率的計算和實驗步驟的設(shè)計等，涉及到的知道較多，綜合性強(qiáng)，明白圖丙電路圖的含義是關(guān)鍵．